Способ обращения фазового фронта электромагнитной волны

) 2857890/18-25 с присоединением заявки чо Государственный коми 3) Приоритет -53) УДК 535.51по делам изобретений н открытий. А. Казаря Институт физических исследований АН Армянской ССР4) СПОСОБ ОБРАШЕНИЯ ФАЗОВОГО ФРОН ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ВОЛНЫИзобретение относится к акустической оптике и может быть применено в лазерной технике для отражения светового пучка к источнику излучения, а также для обращения фазового фронта лазерного пучка с целью динамической компенсации фазовых искажений, создаваемых оптическими неоднородностями активной среды или среды распространения излучения.Известен способ обратного отражения (ретрорефлекции) светового пучка, использующий ретрорефлектор, состоящий из однослойной плотной гексагональной упаковки кубических уголков с равносторонними треугольными окнами 11). Такой способ обеспечивает приближенное фазовое обращение фронта волны, причем тем точнее, чем меньше размеры отдельного ретроэлемента.Недостатком способа ретрорефлекции с малыми (доли миллиметра -- миллиметры) ретроэлементами является чрезвычайная трудоемкость технологического процесса их изготовления, Кроме того, не обеспечивается необходимая точность формирования времяобращенного отклика волны, вследствие чего такие ретрорефлекторы используются лишь в уличной сигнализации.Наиболее близким является способ, использующий четырехфотонное взаимодействие, по которому электромагнитную вол- ну направляют на кювету с веществом взаимодействия, которое подкачивается местным мощным оптическим излучателем.5 Способ обладает большой степенью точности обращения фазового фронта, а также высокой отражаемостью Я.К недостаткам способа относится егосложность, обусловленная тем, что для О подкачки вещества взаимодействия требуются мощные оптические источники, излу.чающие плоскую монохроматическую волну (неменее 10 - :106 Вт/смз), и весьма мощные (порядка милливаттов) исходные 5 сигналы.Все это сильно ограничивает возможность применения таких способов в системах оптической локации, навигации и целе.наведения.0 Целью изобретения является упрощениеспособа обращения фазового фронта электромагнитной волны и снижение мощности управляющего сигнала.Поставленная цель достигается тем, что 5 в известном способе, включающем направление электромагнитного пучка на веще.ство взаимодействия, последнее предвари тельно модулируют по плотности системой взаимно перпендикулярных плоских акусти.0 ческих волн, Вещество взаимодействия мо835239 15 20 25 35 4 О 45 50 55 60 65 3жет быть как жидким, так н твердым, прозрачным для падающей электромагнитной волны. При гармонической модуляции вещества взаимодействия системой, например, трех взаимно перпендикулярных ультразвуковых волн одинаковой частоты в объеме вещества и на его поверхности создается пространственная структура из трехгранных пирамид с прямыми углами при вершине, которые выполняют роль рет. роэлементов, В общем случае указанные пирамиды имеют привершинные углы, образующиеся в вертикальных сечениях, проходящих через любое ребро (при нечетном числе датчиков) или через середины противолежащих граней (при их четном числе).Поскольку известно, что граница среды с гармонической модуляцией плотности при малой глубине модуляции, т. е, при выполнении условияд Лв 7 о, (1) где 7,о - длина волны в вакууме;Ьв - амплитуда модуляции диэлектрической проницаемости;д - период решетки, задаваемый акустической волной;обеспечивает 100 % -ное отражение плоской электромагнитной волны, падающей из среды с диэлектрической проницаемостью в в среду с проницаемостью еесли выполняется условие72(9 - угол преломления), то часть поверхности вещества, под которой образуется пространственная уголковая структура, будет работать как ретрорефлектор для падающего на нее светового луча.Подбирая параметр И (изменением частоты акустической волны), но так, чтобы вынолнялись условия (1) и (2), можно добиться оптимальных размеров элемен тарных,ретрорефлекторов, обеспечивающих требуемое приближение к времяобращенному отклику падающего светового луча при допустимом числе дифракционных максимумов.На фпг. 1 - 4 приведены два варианта реализации предлагаемого способа,Вариант 1. Б качестве вещества взаимодействия взята жидкость. На фиг. 1 показан вид сверху на кювету 1, заполненную траиоформаторным маслом. На дно. кюветы опущена металлическая опора 2 4с ультразвуковыми .датчиками 3, закрепленными на тумбах 4. Датчики разнесены на угол 12 О. На фиг, 2 показано сечение А - А. Угол и =- 35 о 1552".Если выбрать частоту акустической волны , из условия (2) т. е.С ак отак=гп 7.ц огде С - скорость акустической щолны в данном веществе, причем при малых значениях т (для волны электромагнитного излучения, равной 0,63 мкм и масла= 2,2 10 У вг/т), то можно добиться близкого к 100% отражвнию саетового луча. В опыте, уже при =.2,3 МГц (школьные ультразвуковые датчики малой мощности) отражение от площади порядка 1,5+2 см и составлЯло 60 о/о.Погрешность приближения к точному фазовому обращению может быть оценена из общего выражения. Так, для того, чтобы погрешность не превосходила 10% достаточно задать диаметр ретроэлемента 2 Ь неравенством Ь 0,07 Е/Л, где Х. - размер неоднородности, задавший фазовое искажение в рад, Так для атмосферы, беря минимальное 1. 1 мм и А, получим мягкое требование для Ь(2,5 см. Вариант 2. В качестве вещества взаимодействия взят кристалл германия 1 (фиг. 3), у которого широкая полоса прозрачности (2 - :20 мкм) и выоокое значение коэффициента .акустической эффективности,(еще лучше теллур). Акустлческая частатз:выбирается из тех же соображений, что и в варианге 1. На фиг. 4 показано сивые :В - В. Конструкция упрощается, поскалыоу датчики 3 приклеиваются .к .скошенньгм пазам кристалла.,Угол р Ф 3515 Б 2", Тонкая регулировка угла 1 в этой реализации отсутствует. Внедрение предложенного способа в системах .оптической локации н навигации для динамической компенсации фазовых искажений,:возникающих при прохождении волны через среду (атмосферу), приведет к значительной экономии,;равньй стоимости мощных (не менее 105 - :10 о вт/см 21 оптических источников излучения (порядка 100 тыс, руб. на единицу). При этом происходит практически 100%-:ное отражение, а точность обращения гораздо выше, чем у уголковых отражателей, так как размеры ретроэлементов не могут быть снижены до миллиметров, в то время, .как в настоящем способе их размеры .одного порядка с длиной электромагнитной волны,Формула .изобретения Способ обращения фазового фронта электромагнитной волны, включающий направление электромагнитного пучка:на ве835239 иг Составител Техред А Масленниковмыщникова1(орректор Редактор О, филиппов оров писное Изд, М 161 ВНИИПИ Государстве по делам изоб 113035, Москва, Ж.35, каз 411 Тираж 516ного комитета СССРетений и открытийРаушская наб., д. 4/5 агорская типография Упрполиграфиздата Мособлисполкома 5щество взаимодействия, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения мощности управляющего сигнала и упрощения способа обращения, вещество взаимодействия предварительно модулируют по плотности системой взаимно перпендикулярных плоских акустических волн. 6Источники информации,принятые .во внимание при экспертизе1. Заявка Великобритании М 141489,кл. б 02 В 5/00, 1916 г.5 2. В 1 оо 1 п Р, М. МоиИпеаг 1 п 1 егасБоп о 11 азег 1 ггайа 11 оп ий а во 1 Ы-з 1 а 1 е гпейа,Ор 1. 1.ей, ч. 2, р. 58.