Планарное акустическое устройство

Союз Советскнк 111704354 ОПИСАНИЕ ИЗОБР ЕТЕ Н И Я К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ5) Дата опубликования описания 03.02.8 72) Авторы изобретения Букреев, М. И. Голиков, А. И. Гудзенко, Л. Н. ДерюгиИ, П, Литвинов, Л, А, Осадчев и А. А, Тищенко Университет дружбы народов им, П. Лумумбь(71) Заявител ТВО54) ПЛЕНАРНОЕ АКУСТООПТИЧЕС Изобретение относится к средствам управления оптическим излучением, в частности к акустооптическим устройствам, и может быть использовано в малогабаритных системах интегральной оптики для осуществления операции свертки сигналов, модуляции, отклонения светового пучка и т. п.Известны планарные акустооптические устройства, служащие для этих целей 1). Принцип их действия основан на явлении дифракции оптической волноводной волны Брэгга или Рамана-Ната на акустических поверхностных волнах. Такие устройства содержат подложку из оптическй прозрачного диэлектрика, обладающего фотоупругими свойствами, встречно-штыревые возбудители акустических поверхностных волн, нанесенные на подложку, несущий слой из диэлектрика, показатель преломления которого больше, чем у подложки, элементы ввода излучения в оптический волновод, фоторегистрирующие элементы, объемные или планарные линзы, служащие для расширения оптического пучка до необходимых размеров, От размеров апертуры оптического пучка в области акустооптического взаимодействия зависит длительность радиосигналов, подлежащих обработке. Чем шире апертура, тем большей длительности радиосигнал можно обработать,Ближайшим по своей технической сущности к заявляемому изобретению является планарное акустооптическое устройство, солсржашее подложку с нанесенными на нее 5 встречно-штыревыми возбудителями акустических поверхностных волн, несущий слой оптического волновола, дифракционную решетку для ввода излучения в оптический волновод, входные планарные линзы для 0 расширения оптической волноводной волныло необходимых размеров ее апертуры в месте акустооптического взаимодействия, выходную собирающую планарную линзу и линейку фотоприемников. Кроме того, из вестное устройство содержит отражатели,служащие для симметризации устройствапо его размерам 2).Однако известное устройство имеет бо.пьшую длину светового пучка внутри волно вола от места ввода излучения в волноводло места акустооптического взаимодействия. Этот недостаток обус.повлен тем, что входные планарные линзы не позволяют уменьшить габариты устройства в направ ленни распространения оптического пучкапрн сохранении требуемых размеров его апертуры. Следствием этого недостатка является также то, что при больших длинах пути оптической волноводной волны от вхо ла в устройство до места акустооптическогогзацмо,сеСтв 15 приобретает;Ополц,сл. - пьс амплцтудпыс и фазОВыс цссажецп 51 ПО- ля г поперечном сечении вследствие накапливающего эффекта расссяшя па локгльпьх цсо,тцородцостях показателя прелом .сп:я под:Ожгсп и есущсго слоя ц цзмсцсцця толщины несущего слоя вдоль пут; расгрострапсгц 5 оптической волны.елью цзобрегсцця является умсцыцсццс габа 1 Пггов ц улучшение шумовых хараетс 1 цстик за счет умсцьц 1 сция длины пути Оптической Вол 1 ОВОдной ВОлны.Эта цель достигается тем, что входнойрасширитель выполнен в впдс отражательной гофрпровацной структуры, штрихи которой ориентированы под углом, близким и 45 и направлениям распространения опти.чсссой 1 и акустцсеко Волн, за Отрагкгтел: ной гофрированной структурой вдоль прямой, соединяющей центры дифракционцой 20 решетки и Отра 5 сательпой гофрированной структуры установлен поглотитель оптических волн, Точное расположение гофра рсшткц определяется расчетным путем с учетом выбранного типа дифракции (Брэгта 25 цлц Рамаца-Ната), длины оптической и акустической волны.Пре 1 лагаемос цзоорстсццс гО 5 СпястсгСрте 5 ком. На чертеже показаны подлож ка 1 из диэлектрика, обладающего цро зрачпостгпо в заданном диапазоне дл 1 П волн, пызоэффектом и фотоупругоспо, 1 гссущий слой 2 в виде тонкой пленки цз оптически прозрачного диэлектрика с показателем преломления большим, чем у ок ружающцх сред; гофрированная структура(дифракццонная решетка) для ввода излучения от источника света в волцовод, изготавливаемая травлением или каким;Пбо другим способом, область распростра пения оптических волн ца чертеже показана пунктирной линией; отражательная гофрированная структура 4, гофры которой орлентированы под углом, близким к 45, по огношешцо к направлению распространения 45 оптической ц акустической волн; поглотитель 5 оптической волноводцой волны, выполненный в виде слоя железа, графита ц т. п.; встречно-штыревой возбудитель б акустических повсрхностных волн, нанесенный 50 на подложку (волнистыми линиями на чертеже показана область, в которой распространяются акустические поверхностцыс волны), плацарная собирающая линза 7, линейка 8 фотоприемника, 55Устройство работает следуащим образом.Пучок объемных оптических волн с помсщью гофрированной структуры 3 преобразуется В оптические волноводные волны, 60 которые, распространяясь по волноводу по осц д, попадают на отражательную гофр - рованную структуру 4. Гофрированная структура 4 выполнена с малым линейным коэффициентом отражения, поэтом узкий 65 1,уо св.та, падающий ца структуру в ца,равлсиц осппреобразуется в широкийц чок, раси(цстраняющийся от структур:. направленц оси г, састь узкого светопго пучка, прошедшего через структуру - .бсз отражсцця, поглощается поглотитслсмб, тем самьм сграпяются ш) мовыс ол;кц,оторые моглц бы возникнуть вследствиес.тражецця части проггс,гпгей волны от краев цодложш; ц несущего слоя в отсутствиепоглотителя. Одчовремспно на пьезопрсобразоватсль 6 цо,гается сигнал, фурье-изображение которо. О паблюсают с помощПофотоприемшпсов В фокальной линии плапарцой сц цзы 7. Операции с элементам;б, 7, 8 цдсцтпцы с: тг,етстиугощцм опсра -и.ям в прототипе.Отметим некоторые особенности цзобрстсшя. Во-первых, расстояние, пробегаемоесцт;есной волцоводной волной от входпсА".репСткп до места акустооптического вза -:ОдсйСтвця определяется апертурой оптцчсской Волны ц по порядку величины равно.;р:.пс этой апертуры. т. с. при ширинепсргуры порядка 3 с, длина пути оптц"гссй Волны в волцоводе уменьшаетсяг;рцгсрцо в трц раза по сравнению с проО-цггом. Ооотвстствсццо в таких же предес:ахмсцгпцаотся ц гаоарцты всего цлацарО акустооптцческого устройства,Во-вторых, коэффициент отражения гофр .р: Ванной структуры, определяемый глуб:; й гофра ц его ориентацией, а такжеи;лц:ццой удаления решетки от пучцостцгцтцчсской волноводной волны, в практцчески реализуемых конструкциях можетдостигать величины порядка 0,95. В этомслугае при малом линейном коэффцццсцтсотражсшя (порядка О,-": с.и меньше)гофрированная структура по своим напраь.лег.ным свойствам близка к планарным1,оллцматорпым устройствам, поэтому избирательные свойства предлагаемого устрой.ства в зависимости от частоты акустическойволны по сравнению с прототипом не изменяются. Кроме того, локальной регулировкой глубины модуляции или удалсшярешетки от пучности оптической волны а, -плитудно-фазовые распределения на сс вьгколе можно существенно улучшать. Л таккак длина пути оптической волны в заяв.лясмом устройстве уменьшается, то его шумовые характеристики по стравненио с пр:тотппом у лу ч 1 паготся.В-третьих устройство допускает возможность введения в него дополнительныхэлсмсггтов в зависимости от его конкретпог назначения. Так, например, прц ввсС 1: ЦГ В УСТРОг "ТВО ДГХ СПСТСМ ПЬСЗОПРСОбрсзоватслсй мы приходим к устройствуакусгооптцчсского конвейера,В в ствертых, устройство допускает прггмсцспце для изготовления подложки и несущего слоя материалов, не обладающихпьсзоактивцостью. Работоспособность чст704354 7 Составитель Т. Горчакова Текред А. Камышникова Редактор Е. Месропова корректор С. файн Ра 1 аз 1752/66 Изд.605 Тираж 569 Г 1 одписиоеНПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений п открытии 113035, Москва. Ж, Раушская наб., д. 4/5 Тип, Харьк. фил. пред. Патент ройства в таких случаях обеспечивается нанесением системы встречно-штыревых электродов на промежуточную тонкую пленку, обладающую необходимыми пьезосвойствами.В-пяты., технология изготовления гофрированной структуры проще технолопц, изготовления планарного коллиматора. 10Формула изобретения Планарное акустооптическое устройство, содержащее диэлектрическую подложку, нанесенные на нее несущий слой из диэ лектрика с большим, чем у подложки, показателем преломления и один или несколько возбудителей акустических поверхностных волн, дифракционную решетку для возбуждения оптических волноводных волн, планарную фокусирующую линзу, линейку фотоприемников, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и улучшення шумовых характеристик за счет уменьшения длины пути оптической волноводной волны, входной расширитель оптической волны выполнен в виде отражательной гофрированной структуры, штрихи которой ориентированы под углом, близким к 45 к направлениям распространения акустпчсской и оптической волн, а за отражательной гофрированной структурой вдо,",: прямой, соединяющей центры дифракционной решетки и отражательной гофрированной структуры, установлен поглотитель оптических волн. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1. Гудзенко А, И., Курдюмов О. А., Осадчев Л, А. Акустооптические взаимодействия в планарных оптических волноводах и устройства на их основе. Зарубежная радиоэлектроника. 1976,9, с. 55.2. Зопгпа 1 о 1 Яцппп 1 Еес 1 гоп 1 ез, со 1. ЯЕ,4, 1977, р. 268 (прототип 1.