Оптическое устройство

О П И С А Н И Е 47 ф 74ИЗОБРЕТЕН ИЯ Союз Советских Социалистицеских Республик(511 .Ч. Кл. 6 02 Ь 5/14 с присоединением заявки1625401/18-10 Государственный комитврСовета Министров ССРно делам иэооретвнВи открытий(72) Авторы изобретения М. Е. Перельман, Г. М. Рубинштейн, В, В. Чавчанидзе и В. С. Чагулов Институт кибернетики АН Грузинской ССР(1) Заявитель Изобретение относится к световодным устройствам.Известны оптические устройства, состоящие из кюветы с жидкой средой и систем возбуждения в этой среде гармонических колебаний, каждая из которых содержит источник энергии, монохроматор, излучатель и резонатор.Описываемое устройство отличается от известных тем, что жидкая среда составлена нз компонентов с несовпадающими оптическими характеристиками, отражающие поверхности резонаторов системы возбуждения параллельны направлению распространения светового потока,а выходы монохроматоров синхронизованы между собой с заданной величиной запаздывания. Компоненты жидкой среды могут иметь неодинаковые удельные плотности, а системы возбуждения могут быть выполнены в виде генераторов ультразвуковых колебаний Компоненты жндкой среды могут иметь неодинаковые величины дипольных моментов, а системы возбуждения могут быть выполнены в виде генераторов электромагнитных колебаний, жидкая среда может быть доведена до затвердевания и один из компонентов жидкой среды может быть электропроводен.Такое выполнение устройства обеспечивает регулирование формы, количества и положения световедущих каналов в нем.На чертеже схематически изображено описываемое устройство, содержащее кювету 1 сжидкой средой, излучатели 2 гармонических(ультразвуковых илн электромагнитных) колебаний с монохроматорамн н отражатели 3 ре 5 зонаторов.При включении генераторов на длинах волн,соответствующих режимам стоячих волн вданных резонаторах, в кювете 1 возбуждаютсядве взаимно перпендикулярные системы стоя 10 чих волн, образующие систему световодов,пропускающую световой поток в направлении,перпендикулярном плоскости чертежа. Изменение длин волн, генерируемых излучателями,меняет поперечные размеры световодов, а из 15 мененне расположения и (или) формы излучателей и резонаторов, добавление новых излучателей меняет геометрию световодных каналов, их размеры, кривизну и топологию.Количество излучателей может быть произ 20 вольным (не менее двух) и зависит от требуемых конфигураций и количества световодов всистеме,Несовпадение (запаздыванне по времени)моментов включения двух и более систем излу 25 чателей приводит и динамическому (т. е. зависящему от времени) изменению геометрии световодной системы. Полное отключение системы какого-либо из излучателей равносильнозапаздыванию, равному бесконечности.30 Стоячая УЗ-волна вызывает в веществе, рацее олцоролиом, периодическое измеение дав;сип и 51, проц орциоп я/ Ы 10 кото роъ у и с: яетс 51 плотность, а следовательно, в соответствии с формулой Лореитц-,Лорец 3 возникает периодическое логь линии распрострасипя УЗ- г) волн измспецие показателя преломлеп(1. Одицочая УЗ-волиа соответствует образовацию слоистых светводных систем. 11 алокение таких воли приво;1 ит к образованию сетоводов. Показатель преломления внутри таких свето водов меняется по гармоническому закону.Прп озвучивании смеси жидкостей, образуощих эмульси)о (с эмулыатором или без него), коагуляция дисперсных частиц про)Сходт в пучиссти или уэлс стоячей водны в зависимо стп от плотости дисперсцой фазы по сравиеипю с плот):остью дисперсиопцой (1)азы (масла в 130)(с п к,;)ос)пс, керосица в оде и т. п.), При таком расслоении В поле двух перпендикулярных систем получаются световолы, ок жсп(;ые оболочками с иным показателем преломления. Д/5 этого берется жидкая смесь, СОСТ 05 ЩЯЯ ИЗ 1 РС.Х ВСЩЕСТВ, ПЛОТПОСТИ КОТОРЫХ удовлетворяют одному из неравенств:р) С 123р 3 р 2ЭрЗ11 срвое п второе Вещества оптически прозрачпы, а показатель преломления первого вещества больше показателя преломления 3 Орого вещества.Если в жидкость (одио- илп мцогокомпо- ЗО иептцую) помещены гопкис эмульсии цспрозрачцых веществ, то вещества расслаиваются так, что мсжлу световодами образуются цспрозрач 3 цыс зоны, увеличивающие контрастность (например, сплав Вуда бромбспзолс "5 или тстрахлорэтаие).Если м(и;(кость, В (Оторой стя)Ов,(ец(3 с:истема стоячих волн, доводят;со отвергс)аии 51, то расслоецис сохрацяется и В твердом теле, т. с. получается заморожен 353 светоод)ая 30 схема.31 япрпмср, силаВуда расслаивается тсгряхлорэтапе пол действием стоячих УЗ-олц. ПО/1 пмср)33 я 133 я 31 ровод 1)тс 5 б(.3 Вьк/)ючсния УЗ-поля п пол чается готовос сетоводцос 40 (сро 1 Ство. Области с лостаточцой копцеитряп);ей сплава Вуда ооразуют электропроволящие участки световодиой системы.Если жидкость це доводить ло отверлевапия, Го ирп снятии УЗ-поля восстапагИвается гомогеццая структура (коагуляция предотвращается добавлением слабого электролита или другого аптпкоагуляцта), и в том же веществе может быть создана иная схе)яа, определяемаяс рас)юлокеиием внешних излучателей, их мощноеью и частотой. 11 апример, это свойство мо. жет быть применено при построении лефлектора и затвора УЗ-ячейки, в которой создается спсгсма динамических световолов, Ход лучей через ячейку регулируется ири этом вспепиим УЗ-полем, создающим световоды заданной конфигурации (именно в иих и происходит смещение лучей па необходимые углы или расстояние). Под действием УЗ-воли среда, заполе п)ая епрозрачиымп частицами, может 60 сгать прозрачной в определеицом иаправле)пп, т. с. такая лицямпческая световодиая система может осуществлять фускции затвора.Если в рабочем объеме создана устойчивая спсгсмя бег) щих воли такая, что скорость перемещен 3)я пучостей глс /, - длина волны, а т",. - наибольшее )рсмя релаксации расслоения жидкости, то такое устройство может быть использовано лля ска)и)ровапия изображения. Такое скацирова 3 ис мокст быть получено задаииым измеиеии. см 3)о времени частоты виешиих излучателей.С поышсц)3 м ш(тспсивиости УЗ-воли в жидкости узлах стоячи:с волн скапливаются кя Вцтяпиоццыс пчзырьки, которые хОг т даже об,)азовывать сверкающие зсшы, т. с. создава Гь оболочки с ме ьшим показателем преломления, так как опи заполнены паром. Прп этом пзмсцсписч поля мож)(о добиться, чтобы радиус )узырькос) был меньше /., т. е. чтобы оцп образовали достаточно гладкую лля отра(е 1 335 сс 1 Я 3303)схось.Ус/10131)с ц(3:я,1 с)И(, кяк;1 СГко Видеть,20ичеет при этом вил: РР +/.Глс 1 - (.ГяИческос лаВ,1 сцие В жидкое 1 ц;- коэ(1)(1)ц)е)т иовсрхпостцого натяжения, Хорошо исс,едовяппымп вещееВ 3)3 для та. ких ус гройст 3 5 и)л 5110 гся, п)при)ер, Обезг(1 кепцые толуол и бе(зол прп комнат(юй тсчпературе.Б постоя 1)оч электрическом ш)ле благодаря иавсдси)пой поляризации наблюдается лви. жение юляриы:( дисперсных часпш впеполярцой жидко;тп, расслоепие эмульсии и т. п, электрокцетпчсскс яв,)сипя типа элсктрофорезя. В псрсмс)33)ом .-)М/( 1;ни)(холят ко лсб 333353 иио/1 с 1 и (цапимср, Вода В х Яс,1 с).113 ес)цо, 130 резон 1 торс .1 азсря, работаО- щего испрсрывпм рсжцмс, устанавливается сцстеча сто)чх 1)ол). Выбор лв(х псрпеплпку. ля;)цых;руг к лругу резонаторов с прямо. ЧГО/Ь 1)ЫМИ ОТРС)К 31 Ес 15)М 33, В 001 Ц(.Й 00/1 ЯСТИ КОТОЫХ ПОЕЩ)СТС 53 К)ОВС 1 ТЯ С ЦСС СЛ ЕМЫМ ВЕ цеством (прозрачным кяк лля ИК-)г)/3(чсци 51, 1 як, ИО кряйцси мере, 11 стичпо и лл 51 ви- ЛИМОГО Ц;)ЛЧЧСП)151), ППВОЧПТ К СОЗЛЯПИ 10 ЛИ- цампческой илашайбы сс) световолами, пар алле,1 ь)ь ми 00(.11 м оража кипим ссте 1 ям резонаГоров, 1 як, пп)ользовяпие лазеров СО (/. = 10,6 м км ) приводит и образованию пл я и ш ай бы с л)а метром световолов около 5 мкм, что близко к Рэлсевскому (волновому) пределу.Светооды большего диаметра могут быть получены при использовании излучателей миллиметровых и субмиллиметровых волн.Так, при помещеиии в поле стоячих ЭМ-во/. смеси жидкостей с разиыми дппольиыми моментами, образую(цих эмульсию (с эмулы ато. ром или без него), коагуляция лисперсцых ча 473974) 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 стцц происходит в пучцости илц узле стоячей волны в зависимости от поляриэуемостц лцсперсцой фазы по сравцецио с цолярцзуемостью дисперсиоццой фазы (масла в воде ц керосине, керосица в воде и т. и,), Прц таком расслоении в поле двух перпендикулярных систем получаются световоды, окруженные оболочками с показателем преломления, отличающимся от показателя сердцевины отдельцого световола.Если в жидкость (одцо- или мцогокомш- цецтцую) помещены тонкие эмульсии цецрозрачцых веществ с иной полярпзуемостью, то вещества расслаиваются так, что между свето- водами образуются зоны меньшей прозрачности, увеличивающие контрастность (иапрцме,), мелкие частицы сплава Вуда в бромбецзол или тетрахлорэтаце). Для этого берется смесь, состоящая из трех веществ, дипольцые моменты которых удовлетворяют одному из неравенств:4 (4(дя или А ) 4) 4.Первое и второе вещества оптически прозрачны, а показатель преломления первого вещества больше показателя преломления второго вещества; причем в этой жидкой смсси устацавлцваются системы стоячих электромагнит- ПЫХ Во;и.Если жидкость, в которой устацов(еца система стоячих волн, довести до отвердевагИя, то расслоение сохранится и в твердом теле, т, е. будет получена захОрожециа) свето- проводящая схема.Если жидкость це доводить до отвердеваиия, то црц снятии ЭМ-поля восстанавливается гомогеццая структура (коагуляция предотвра. щается доба(злением слабого электролита или другого ацтцкоагуля)па) ц в том же веществе может быть создана иная схема, определяемая ряспол(жецисм вцсшццх цзлучатсл,й, цхмощОстью ц частотой. Например, это свойство может быть црцмецсцо пр( построен( лефлектора и затвора ЭМ-ячейки, в которой создается система л(гцямпческцх снеОволоХОД лучей через ячейку регулируется прп этом вцешцим ЭМ-полем, создающим световолы заданной конфигурации (имцио в нцх происходит смещецилучей на необходимые углы илц расстояние). Под действием ЭМ-волн срела, зацолценцая раствором, в котором имеются цепрозрачные частицы, может стать црозрачцой определенном направлении, т, е. осу(цссгцть функции затвора.Если в рабочем объеме создана усх:чцвя 5 сц.)темя бегущих волн, такая, что скорость пе/,рсм 1 ц 15 и чцостсц Г= --тглс . - длина волны, а т- наибольшее время релаксации расслоения жидкости, то такое устройство может быть использовано для сканирования изображения. Такое скан:. ровас может оыть получено заданным измеи кием о рмсцц частоты вцешццх излучате. лей. Все эч ц изменения могут при введении ооратпой связи ыполцяться цз-за взаимо. дейстя тоых потоков с самой дццамической светоолцой системой.Таким образом, опцсаццое устройство поз. воляет расширить класс веществ, используе. мых лля созляця сстоолцых улройств, в частности, включить этот класс жцлкце смеси,Описанное устройство устраняет ряд техно. ,10 г)ческцх т 1 улцостей, возцика 10 щцх при изго. товоц)ц сложцых ветоводцьх усгройств, цацрцме;) мцогоолоко:11(ых, так как составной характер мцогово,п)коцных устройств приводит к различным нарушениям когерецтцости рц соорке, дс,Ят 1 рактп(ескп цевозможцым якуумцое уцлотцеццс устройств и, самое главное, црцволцт к техццческоц неосуществимости волокоццых устройств большого диаметра.Данно устройство обеспечивает возможность дихИческ 1)го ) правления световодцой системой в Отличи(гг жестких систем, которые це позволяют цц менять разрешающую способность устройства, цц циецять (цемехацпческим путем) параметры и, тем более, ее структуру (стати еская система). Предмет изобретения 1. Оптическое устройство, солоящее цз кюветы с жидкой средой ц систем возбуждения в этой среде гармопцчекцх коебаыц 1, каждая из которых солержцт цсточццк энергии, моцохроматор, излучатель ц резонатор, отличаюиеес 5 тем, что, с целью регу;шровация формы, количества ц цоложецця световеду. щих каналов в устройлве, жидкая среда составлеця цз компоцецтов с цесовпялающими Оптическ 1ха р(1 кт(.рцстц к(1 л ц. Отр ажа 1 Ощпе поверхцот резонаторов системы возбуждеция паряллельцы направлению распространения све 10 вого потока, я выхолы моцохроматоров сицхроццзовяы ежл) ооой с зяляццой величиной зяпязлыяппи.2, Устройлво ю и. 1, 0 т.ичаюи(ееся тем, что комОпецгы жидкой среды имеют цеодина. ковые улелш(ые цлопости, я системы возбужлецця выполнены в вцле генераторов ультразвуковых колебаццй.3. Улройлво ю . 1, От.ичаии(еесч тем, что, ко)1 оцсцть )кцлкой релы ц)еот цеоди 11 ако вые велич(Иы лцпол Иых моментов, а системы возбукленя выцолцецы г вцлгенераторов электромагнитных колебаний.4. Устройство цо цц. 1 - 3, от.ичаощееся ге)1, что жлкяя среда ловелеця ло затвердеВЯИИ 51.5. Угройс гво по . 1 - 4, от,ичаОи 1 ееся тем, что олцц цз компонентов жидкой среды электроцроводец.При)11 г(1;О и. 3 чцлять от 01.03.71.473974 Составитель Г. ЛитвинТехред Л. Казачкова Корректор О, Тюрина Редактор И. Шубина Обл. тип, Костромского управления издательств, полиграфиями и книжной торговли Заказ 5817 Иод. Ла 1639 Тираж 593 Подвисное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытый 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5