Способ коррекции угла брэгга в ультразвуковых дефлекторах светового луча

Способ коррекции угла брэгга в ультразвуковых дефлекторах светового луча

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

»»

РЕСПУБЛИК

„.SU„„799606

А1 1)q в 02 г 1!зз к *»та»сном» св»»атвъств» энергии, вследствие чего плохо используется câåòîâàÿ и акустическая мощ" Ч ность. Во-вторых, снижается эффек- © тивность дифракции, что ограничивает 4ф

" получение высокой разрешающей способ" ©3 ности. Ю.

Наиболее близким по технической фф сущности является способ, коррекции угла Брэгга s ультразвуковых дефлекторах светового луча, основанный на управлении углом поворота фронта акустической волны в пьезоэлектрической среде дефлектора с помощью фазированной линейной решетки пьезопреобразова- ее телей.

Однако данному способу присущи та» . кие недостатки, как возникновение па разитного акустического пучка, что, приводит к удвоению требуемой акусти

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21 ) 2725980/25 (22) 19. 02. 79 . (46) 07.04.92. Бюл. N 13 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт физики АК Белорусской

ССР и Иинский радиотехнический инсти" тут (72) В.Я.Анисимов, В.Н. Белый и Л.А. Шипай (53). 535.511(088.8) (56) Дэмон Р., Иэлони У., Иак-Иагон д, Взаимодействие света с ультразвуком,Физическая акустика, т. 7, И.: Иир, 1974,с. 265.

Гордон Е. Обзор акустооптических устройств отклонения и модуляции света.-ТИИЗР, 1966, т. 54, М 10, с. 181.

Изобретение относится к области квантовой электроники, физической оптики, локации, телевизионных систем и вычислительной техники, а также может быть использовано в тех областях нау" ки и техники, где необходимо произво" дить управляемое отклонение светового луча.

Известны способы, позволяющие выпол. нить условие Брэгга в широком диапазоне частот ультразвука и тем самым увеличить разрешающую способность ультразвуковых дефлекторов. В наиболее простых системах для этого применяются звуковые пучки большой расходимости»

Однако этот способ имеет ряд недостатков. Во-первых, на отклонение пучка тратится малая часть акустической

2 (54) (57) СПОСОБ КОРРЕКЦИИ УГЛА БРЭГГА

В УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ДЕФЛЕКТОРАХ СВЕТОВОГО ЛУЧА, основанный на управлении углом поворота фронта акустической волны в активной пьезоэлектрической среде дефлектора, о т л и ч а ю щ и йс.я тем, что, с целью снижения требуемой акустической мощности и исключения. паразитных потерь света, к акустооптической среде прикладывают неоднородное электрическое поле с градиентом вдоль фронта упругой волны и величину градиента поля изменяют по линейному. закону синхронно с изменением частоты ультразвука.

799606

Ofo

Б 2V к фронту распространяющейся по кристаллу звуковой волны. Здесь - длина световой волны, V - скорость и fц частота ультразвука.

При изменении частоты управляющих акустических колебаний на величину

gf = f — f происходит сканирование светового луча на угол h,О

Чтобы удовлетворить условию

1/, Брэгга в широкой полосе частот при фиксированном угле падения (1) нужно повбрачивать фронт акустической волны на угол, равный

В = --- (f-f )

% (2).

2V о,В предлагаемом способе это достигается приложением неоднородного электрического поля Е вдоль оси У, параллельной фронту акустической волны причем в случае квадрупольного конденсатора из 4 цилиндрических электродов

A = ---, где К - расстояние между (2В вершинами электродов, (- управляющий потенциал на электродах.

Из-за электроупругого эффекта скорость звука в пьезоэлектрическом звукопроводе изменяется на величину (4) QV = Vo

Целью изобретения является снижение требуемой акустической мощности и устранение паразитных потерь света.

Цель достигается тем, что к акустооптической среде прикладывают неоднородное электрическое поле с градиенТоМ вдоль фронта акустической волны и величину градиента поля изменяют по линейному закону синхронно с измене" нием частоты ультразвука. Необходимый для коррекции угла Брэгга поворот фронта акустической волны происходит за счет электроупругого эффекта - зависимости скорости звука в пьезоэлектрике от величины приложенного электрического напряжения.

Пусть луч от источника света падает под углом Брэгга где 1 - расстояние, проходимое зву" ком в электрическом поле.

Поэтому согласно выражениями (2) и

Я для полной коррекции угла Брэгга потенциал (. на электродах, а следовательно, и величину градиента электрического поля нужно регулировать синхронно с изменением частоты ультра2О звука f по линейному закону:

g (f) = †--- (f-f ) фК

V n1 о (6) .

ЗО

QQ

5О

55 где g — электрический нелинейный параметр.. В сечении, ортогональном направ" лению распространения ультразвука, создается линейное вдоль оси у изменение акустической скорости, .вследствие чего фронт акустической волны поворачивается на угол в, равный

На фиг. 1 изображена схема для осущствления предлагаемого способа, где приняты следующие обозначения: источ ик монохроматического света 1, звукопровод из пьезоэлектрического материала с наложенными на него электродами

2, генератор ультразвуковых колебаний 3, регулируемый источник напряжения 4, блок для синхронизации изменения частоты ультразвуковых колебаний с изменением электрического напряжения 5

На фиг. 2 представлена конструкция

УЗ дефлектора на основе кристалла ниобата лития, один конец которого помещен в емкостный зазор анодного резонатора СВЧ-генератора. Здесь цифрами обозначены: акустооптическая среда 6; электроды, подключенные к источнику питания 7 и 8; входная 9 и выходная

10 грани для светового пучка.

Ориентация кристалла LiNbO выбра- . на так, чтэ ось Z параллельна оси третьего порядка, а ось Х перпендикулярна плоскости симметрии. Злектроды имеют форму прямых цилиндров, направляющие которых параллельны оси Z, а" образующими служат равнобочнье гиперболы. Сечение звукопровода плоскостью

XV показано на фиг. 3. Здесь электроды 7 подключены к отрицательным, а электроды 8 к положительным полюсам источника или наоборот. Переменное электрическое поле резонатора возбуждает поперечную волну, распространяю" щуюся вдоль оси Z со скоростью

V> = 8,6 10 см/с и поляризованную

79960 по оси У Световой пучок от гелий"неонового лазера (Д = 0,63 p), поляризованный перпендикулярно оси Z> рас пространяется в плоскости XZ под углом Брэгга к фронту ультразвука. Система электродов 7 и 8 создает неоднородное электрическое поле, которое приводит к линейному изменению скорос;ти ультразвука в поперечном сечении звукопровода, а следовательно, к повороту фронта акустической волны.

Коррекция угла ьрэгга осуществляется путем изменения управляющего потенциала на электродах 7 и 8 синхронно с !

5 изменением частоты ультразвука. В этом устройстве по сравнению с прото- . типом отсутствует раздвоение акусти- . ческого пучка, благодаря чему в два раза снижается требуемая акустическая мощность и устраняются паразитные потери света.

Таким образом предлагаемый способ позволяет производить точное управленйе. акустическим фронтом (реализовать чисто брэгговский режиМ работы); снизить в два раза требуемую .для управления акустическую мощность устранить паразитное брэгговское отражение светового пучка.

7 а