Акустооптическое отклоняющее устройство

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 9) 01) в 002 Р 1/3 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(71) Институт электроники АН БССР (53) 535.8(088.8)(56) 1. Пилипович В.А Сагайдак В.И. и др. Электронный блок управления дискретным акустооптическим дефлектором. Известия АН БССР, 1983, 9 3. Сер. физ,-тех, наук с. 121-1242. ЕзеЫег Н. БсЬпе 11 цш 1 азЬаге . Йфса 1 ргодгашппегЬаге НосМгеЧпеп 1. грепегаогеп яцг ЛпыепегцпЕ аМзгоор 1 дсзЬег 1 сЬ 1 аЬ 1 еиЕег -РгеЧоепг, 1972, Ь. 26, У 5, з, 124-129 (прототип).(54)(57) ЛКУСТООПТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее регистр адреса и последовательно расположенные электрически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности, акустооптическую ячейку с пьезопреобразователем, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повью" шения точности отклонения лазерного луча и расширения диапазона работы устройства за счет перепрограммируемой перестройки углов отклонения оптического луча, в него введены оперативное запоминающее устройство, преобразователь частота-код, постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство, сумматор, схема совпадения, реверсивный счетчик и управляемый генератор импульсов, причем адресный вход оперативного запоминающего устройства подключен к выходу регистра адреса, информационный вход - к выходу реверсивного счетчика, а выход - к входу параллельной записи реверсивного счетчика и к входу цифроаналогового преобразователя, вход преобразователя частота- й код подключен к выходу ВЧ-генератора, а выход - к первому входу сумматора, второй вход которого через постоян 3ное перепрограммируемое запоминающее устройство подключен к выходу регистра адреса, первый выходчерез схему совпадения - к входу управля" емого генератора импульсов, а второй выход - к управляющему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом ревер- . сивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающего устройе" ства.Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь" зовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах, лазерных дисплеях, лазерных устройствах ввода и вывода информации.Известно акустооптическое отклоняющее устройство, содержащее последовательно электрически связанные регистр адреса, нелинейный цифроана О логовый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и акустооптическую ячейку с пвеэопреобраэователем. Отклонение лазерного луча на уголпри прохож дении через акустооптическую ячейку осуществляется при возбуждении пьезопреобразователя ВЧ электрическим сигналом с частотой% - длина волны лазерног излучения. 25Изменяя частоту управляющего сигнала, можно изменять угол отклонения лучаЭлектрические сигналы с различ, ными частотами формируются при помощи ВЧ-генератора, управляемого напряжением, который представляет собой С-генератор, в колебательный контур которого включен варикап. Для получе 35 ния на выходе отклоняющего устройства набора дискретньй позиций лазерного луча на варикап ВЧ-генератора, управляемого напряжением, подается ступенчатое напряжение от цифроаналогового преобразователя.Для получения постоянного шага между позициями луча в устройстве используется нелинейный цифроаналоговый преобразоввтель, состоящий из 45 дешифратора, к выходам которого подключены транзисторные ключи. Нагрузкой ключей являются перестраиваемые реэистивные делители, выходы которых объеднненьг и подключены к варикапу генератора. Регулировкой величины сопротивления в делителях добиваются требуемой зависимости управляющего ступенчатого напряжения от двоичного кода адреса, тем самым обеспечивая 55 равномерность позиций луча. Таким образомдля каждой позиции луча при двухкоординатном отклонении необходимы два реэнстивных делителя 1 Д .Описанное устройство имеет низкую точность отклонения луча вследствие взаимного влияния напряжений на резистивных делителях из-за токов утечки через ключи в закрытом состоянии, причем вследствие суммирования токов точность отклонения луча уменьшается при увеличении числа позиций. К недос,таткам устройства следует также отнести невозможность автоматической перестройки рабочего диапазона частот и шага между позициями отклоненного луча в процессе работы, так как перестройка заключается в ручной регулировке большого числа подстроечных резисторов. Наличие взаимного влияния напряжений на резистивных делителях еще более усложняет настройку. Наибопее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяакустооптическое отклоняющее устройство, содержащее последовательноэлектрически соединенные регистр адреса, цифро-аналоговый преобразователь, линеаризатор, ВЧ-генератор,управляемый напряжением, усилительмощности и акустооптическую ячейкус пьезопреобразователем. В данномустройстве используется ВЧ-генераторс варикапом в колебательном контуре.Частота сигнала генератора зависитот величины управляющего напряжения,подаваемого на варикап. Для полученияэквидистантного спектра частот управляющих ВЧ-сигналов для акустооптической ячейки используется линеаризатор, включенный между выходом цифроаналогового преобразователя иуправляющим входом перестраиваемогоВЧ-генератора 121.Основным недостатком данногоустройства является низкая точностьотклонения лазерного луча. Общимнедостатком схем на основе генераторов, управляемых напряжением,является уход частоты сигнала приизменении температуры окружающеговоздуха. На стабильность частотысигнала перестраиваемых генераторов-могут также оказывать влияние изменес"ния питающих напряжений и вибрации,которые приводят к изменению геометрических размеров, а следовательно,и к изменению резонансной частоты1 С-контура,Существенно ухудшает точность отклонения лазерного луча ограниченное число диодно-резисторных цепочек линеаризатора, обеспечивающих кусочно-линейную зависимость управляющегонапряжения для перестраиваемого генератора от двоичного кода адреса. Увеличение числа цепочек вследствие из взаимовлияния, обусловленного обратными токами диодов, находящихся 10 в закрытом состоянии, не приводит к существенному увеличению точности адресации.Кроме того, в таком устройстве исключена возможность автоматизированной перестройки диапазона углов отклонения луча и шага между гозициями, так как перестройка сопровождается регулировкой подстроечных резисторов в диодно-резисторных це почках.Цель изобретения - повышение точности отклонения лазерного луча и расширение диапазона работы устройства за счет перепрограммируемой перестройки углов отклонения оптического луча. Поставленная цель достигается тем, что в акустооптическое отклоняющее утсройство, содержащее регистр адреса и последовательно расположенные элект. рически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности, акустооптическую ячейку с пьеэо-З 5 преобразователем, введены оперативное запоминающее устройство, преобразователь частота-код, постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство, сумматор, схема совпадения, реверсивный счетчик и управляемый генератор импульсов, причем адресный вход оперативного запоминающего устройства подключен к,выходу регистра адреса, информационный вход - к выходу реверсивного счетчика, а выход. - к входу параллельной записи реверсивного счетчика и к входу цифроаналогового преобразователя, вход преобразователя частота-код подключен к выходу ВЧ-ге нератора, управляемого напряжением, а выход - к первому входу сумматора, второй вход которого через постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство подключен к выходу регистра адреса, первый выход через схему совпадения - к входу управляемого генератора импульсов, а второй выходк управляющему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающего устройства.Введение преобразователя частотакод совместно с постоянным запоминающим устройством и сумматором обеспе-. чивает формирование сигнала коррекции, когда отклонение частоты ВЧ-сигнала управления акустооптической ячейкой превышает допустимую величину.Введение оперативного запоминающего устройства совместно с реверсивным счетчиком и управляемым генератором импульсов обеспечивает формирование скорректированного двоичного управляющего слова для цифроаналогового преобразователя и его хранение в оперативном запоминающем устройстве, обеспечивая тем самым формирование требуемой частоты ВЧ-сигнала для точного отклонения лазерного луча в заданную позицию. Превышение числа разрядов кода адреса обеспечивает необходимую точность настройки частоты и, тем самым точность отклонения луча.Кроме того, постоячное запоминающее устройство с возможностью электрической смены информации позволяет производить перестройку рабочего диапазона углов отклонения луча и шага между позициями, которая легко поддается автоматизации с использованием ЭВМ.На чертеже схематически изображено акустооптическое отклоняющее устрой- ство.Устройство включает регистр 1 адреса, оперативное запоминающее устройство 2, цифроаналоговый преобразователь 3, ВЧ-генератор 4, управ ". ляемый напряжением, усилитель 5 иощности, акустооптическую ячейку б с пьеэопреобразователем, постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство 7, реверсивный счетчик 8, управляемый генератор 9 импульсов, схему 10 совпадения, сумматор 11, преобразователь 12 частота-код. ВЧ-генератор 4, управляемый напряжением, через усилитель 5 мощности подключен с пьезопреобразователю акустооптической ячейки б. Выход оперативнОго запоминающего устройства 2 через цифроаналоговый преобраэатель 3 подключен к входу ВЧ-гене 1124243ратора, направляемого напряжением. Выход регистра 1 адреса, подключен к адресному входу оперативного запоминающего устройства 2 и к входу постоянного перепрограммируемого запоми нающего устройства 7, Выход сумматора 11 через схему 10 совпадения подклю" чен к управляющему входу генератора 9 импульсов, .первый выход которого подключен к счетному входу реверсивного счетчика 8 и к управляющему входу оперативного запоминающего устройства, Второй выход сумматора 11 подключен к управляющему входу реверсивного счетчика 8, причем вход параллельной записи реверсивного счетчика 8 подключен к выходу оператич" ного запоминающего устройства. Первый вход сумматора 11 подключен к выходу преобразователя частота-код, вход которого подключен к выходу ВЧ-генератора, управляемого напряжением. Второй вход сумматора подключен к выходу постоянного перепрограммируемого запоминающего устройства 7.Настройка устройства заключается в записи в постоянное переггрограммируемое запоминающее устройство ,(ППЗУ) 7 последовательности кодов, обратных кодам частот, соответству- З 0 ющих требуемым углам отклонения лазерного луча.Устройство работает следующим образом.Код адреса из регистра 1 адреса поступает на адресный вход оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 2, Из ОЗУ 2, находящегося в режиме считывания информации, выбирается управ. ляющее двоичное слово и подается на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 3 и на вход параллельной записи реверсивного счетчика 8, ЦАП 3 формирует управляющее напряжение 3, поступающее на генератор 4 ВЧ-сигналов,4 с выхода которого ВЧ-сигнал поступает на вход преобразователя 12 часто. та-код и через усилитель 5 мощностина пьезопреобразователь,акустической50 ячейки б, отклоняющей лазерный луч.С выхода преобразователя 12 частотакод цифровой код частоты сигнала поступает на один из входов сумматора 11. По этому же коду адреса из ППЗУ 7 выбирается обратный код требу- емой частоты, соответствующей откло" нению луча в заданную позицию,который, поступает на второй вход сумматора 11 Если позиция отклоненного луча соответствует заданной, код частоты ВЧ- сигнала на выходе преобразователя 12 частота-код совпадает с кодом требуемого значения частоты. В этом случае на всех выходных разрядах сумматора 11, подключенных к входу схемы 10 совпадения, формируются уровни сигналов логической. 1, а на шине переноса сумматора 11 - уровень логического О. Соответственно, на выходе схемы 10 совпадения формируется уровень сигнала логической 1, который обеспечивает выключенное состояние генератора 9 импульсов и режим считывания информации оперативного запоминающего устройства. По следующему коду адреса происходит описанный выше процесс отклонения луча в заданную позицию и сравнения кодов. При возникновении частотной расстройки происходит смещение положения отклоненного лазерного луча, вызванное уходом частоты сигнала; цифровой код частоты на выходе преобразователя частота-код совпадает с кодом требуемого значения частоты. При этом хотя бы на одном выходном разряде сумматора 11 формируется уро-. вень сигнала логического О, а на вьгходе скемы 10 совпадения - сигнал логического О, который обеспечивает включенное состояние управляемого генератора 9 импульсов. Если уход частоты происходит в сторону ее уменьшения, т,е код частоты на выходе преобразователя частота-код меньшекода требуемого значения частоты,на втором выходе сумматора 11 формируется сигнал логического О, которыйпереводит реверсивный счетчик 8 врежим сложения. Если уход частотыпроисходит в сторону увеличения еезначения, то на втором выходе сумматора 11 формируется сигнал логической 1 и реверсивный счетчик 8 переводится в режим вычитания. Импульсы с выхода управляемого генератора. 9 импульсов поступают на счетный вход реверсивного счетчика и на управляющий вход ОЗУ 2. По переднему фронту каждого импульса управляемого генератора 9 происходит Формирование нового управляющего кода для ЦАП и запись этого кода в ОЗУ 2, а по заднему Фронту - его считывание. Этот процесс длится до тех пор, пока код частоты сигнала с выхода преобразователя частот-код не совпадает с кодом требуемой частоты, т.е. лазерТираж 49 аказ 8275/3 одписное ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., длиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 7 1124243 8ный луч отклонится в заданную поэи- влияние дестабилизирующих факторов цию. ПЬскольку дестабилизирующее вибраций, изменений температуры, влиянйе температуры, вибраций и т.д, питающих напряжений на точность вызывает медленный уход частоты отклонения лазерного луча за счет ВЧ-сигнала, процесс подстройки не 5 автоматической коррекции частоты оказывает влияния на быстродействие управляющего ВЧ-сигнала, что позволя. .устройства. ,ет повысить точность отклонениялазерного луча, Устройство обеспеТаким образом, в акустооптическом чивает точность отклонения луча не отклоняющем устройстве устраняется 1 О более 1 Х от шага между позициями,