Способ отклонения оптического излучения

)502 г 1/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ СВИ РЕТЕН ЛЬСТ чисшения излу- стиолн х в ают в соремднте,1. Арр 1МЕ 9ОПАР 21976,И, Миргородский сдви седн сост Щ 1 ге 0,1о-орй 1 с 11 дЬг.рг 1 са 1 асг 1 ч 1Ьуа, ч, 43, М 2 НГ 61(5) (57) спосОБ отклонения оптичес- КОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, в котором направляют когерентное оптическое излучение на расположенные в одной плоскости оптические входы оакустооптических ячеек, возбуждают в этих ячейках акустические волны на частоте, обеспечивающей заданный угол отклонения дифрагированного оптического излу. чения на выходе ячеек, и изменяют частоты акустических волн, возбуждаемых в ячейках, о т л и ч а ю щ и йа Н огоуглов Изобретение относитсяам управления оптическимпомощью акустических востечи этакния к устроис излучение лн и може мах оптиче инФормабыть использовано в сикой обработки и передации.Известен способ откческого излучения путе нения ения опти- аправления н(72) С.Н,и В,В, ПЬ 3) я,Ьб) УогпВоппег 1)сеГ 1 есгогЫ тЮИоч 1972,Патентопубли к. 0Бюл. Р 26т радиотехники и электротем, что, с целью сокраще ни перестройки, увеличени зрешенных состояний и повы нсивности дифрагированного я, возбуждают указанные аку ие волны в режиме бегущих в сех акустооптических ячейканаправлении, при этом зад г фаз ДС акустических волн их акустооптических ячейках етствии с соотношением где Г - частота акустических волн,возбуждаемых в акустооптических ячейках;1. - расстояние между входнымиторцами звукопроводов соседних акустооптических ячеек;ч - скорость распространенияакустических волн в материале звукопроводов акустооптических ячеек,частоту К акустических волн измеяют в соответствии с заданным угловым положением лиФрагированнизлучения в рабочем интервале о излучения на оптический вход тооптической ячейки, возбуждев этой ячейке акустических вол режиме бегущей водны.на частоте,печивающей заданный угол отклодифрагированного оптическогочервия на выходе ячейки, и камее частоты акустических волн, вогде г. "- частота акустических волн,возоуждаемых в акустоопти"цеских ячейках;1. - Расстояние между входнымиторцами звукопроводов соседних акустооптицеских ячеекч - скорость распространенияакустицеских волн в материале звукопроводов акустооптицеских ячеек,а частоту Г акустицеских волн изменяют в соответствии с лобым заданным. 9611 б 8буждаемых в ячейке, длл герестройки тем, цто при работе в режиме стоячейуглового положения дифрагированно- вопны в процессе изменения частотыго излуцения, акустических волн, возбуждаемых в ячейНедостатком этого способа являет-ке, дифрагированное излучение изменяется ограниченное цисло разрешенных свою интенсивность от нуля домаксимусостолний дифрагированного излучения. ма с удвоенной частотой акустическойНаиболее близким по технической волны, Если при этом принять мгносущности к изобретению явллетсл спо- венное максимальное знацение интенсоб, заклоцающийсл в. том, цто нап"- 0 сивности дифрагированного излученияравляют когерентное олтицеское излу за 100, то за весь период она нецение на расположенные в одной плос- превысит 50/.кости оптические входы акустооптичес- Таким образом, к недостаткам изких ячеек, возбуждают в этих лцейсах вестного способа относятся большоеакустицеские волны на цастоте, ооес"время перестройки, ограниченное циспечивающей заданный угол отклонения ло разрешенных состояний и низкаядифрагированного оптического излуце- интенсивность ди 4 рагированного излуния на выходе ячеек и изменяют цас- цеилтоту акустических волн, возбуждаемых (елью изобретения является сокрав ячейках, длл перестройки положенил 0 щение времени перестройки, Увелицедирагированного излучения, В этом ние числа разрещенных состояний. и поспособе частоту акустических волн вышение интенсивности дирагирован",изменяют дискретно, в соответствии ного излучения,со значениями частоты, при которых Для этого в способе отклоненияв акустооптицеских ячейках ус геавоптического излучения, в котором напливается Режим стоячей волны. В со равляют когерентное оптическое излуответствии с этим перестРойка углово" цение на расположенные в одной плосго положения дирагированного излу- кости оптические входы и акустооптиценил на выходе ячеек также пРоис- цеских лцеек возбуждают в этих яцейхорт дискретно. Зг ках акустицеские волны на частоте,Характерной особенностью этоо обеслецивающей заданный угол отклонеспособа лвллется большое время пере" нил дибрагированного оптицескогостройки углового положения диФРагиро излучения на выходе ячеек, и изменлванного излуценил из одного Разреьен- ют частоту акустицеских волн, возбужного состояния в другое. Это время - даемьх в ячейках, длл перестройки,,3определяется временем установления углового положения дийрагированногов звукопроводе каждой ячейки- режима излучения, согласно изобретению, воз"стоячей волны и равно времени Рас". - буждают Указанные акустические волныпроотраненил акустической волны от в режиме бегущих волн, во всех акусвходного торца звукопровода до про л 0 тооптицеских ячейках в одном направтивоположного и обратно, помноженно" лении, при этом задают сдвиг Фаз Щму на добротность акустицеского ре: акустицеских волн в соседних акустозонатора. оптических лцейках в соответствиидругим недостатком известного спо с соотношениемсоба являетсл ограниценное числоразрешенных состояний оптического Ц = 2 Г -излучения на выходе устроиства, обус"ловленное невозможностью плавной перестройки углового полоценил дифрагированного излуцения в рабоцем интервале углов. Дискретность перестройки связана с тем, цто режим стоячихволн в звукопроводе определенной длины может быть реализован только наопределенных частотах.Использование режима стоячей волны Ыприводит также к снижению интенсивности.дифрагированного излучения навыходе устройства. Обьяснлется это59 угловым положением диФрагированного излучения в рабочем интервале углов.Иа иг. изображено устройство, поясняющее предлагаемый способ отклонения оптического излучения;на йиг,2 - блок-.схема устройства, реализующего этот способ.На Фиг. 1 а иллюстрируется известный способ отклонения оптического излученияс помощью одной акустооптической ячейки 2, имеющей звуко- провод с длиной 1. При возбуждении в ячейке 2 бегущей акустической волны на частоте Г когерентное оптическое излучение 1, проходящее через звукопровод, претерпевает дифракцию на этой волне и дибрагированное излучение 1 на выходе ячейки 2 отклоняется на угол, определяемый частотой 5 акустической волны. Изменяя частоту Г акустических волн, возбуждаемых в ячейке, можно перестраивать угловое положение дифрагированного излучения, при этом рабочий интервал углов будет определяться рабочим диапазоном Ь Г изменения частоты акустических волн, а число И разрешенных состояний - соотношениеми = Ьг(2)где Ф - время пробега волны по апертуре 1 звукопровода.На фиг,1 б иллюстрируется способотклонения оптического излученияс помощью и акустооптических ячеек(для упрощения и = 2) 3 и 4, Акустооптические ячейки 3 и 4 имеютзвукопроводы из одного материалаи расположены в ряд так, что их оптические входы находятся в одной.плоскости. Длины 1 и 1, звукопроводов акустооптических ячеек 3 и 4,а также расстояние 1 между концомзвукопровода ячейки 3 и входнымторцом звукопровода ячейки 4 выбраны так, что 1 + 1, + 1 = 1 и1 о 1,Способ осуществляют следующимобразом.Когерентное оптическое излучение1 направляет на оптические входыакустооптических ячеек 3, 4 и возбуждают в последних бегущие акустические волны на одной и той же час"тоте Г, распространяюциеся в обеихячейках в одном направлении. При этомсдвиг фаз щ акустических волн, воз"61468 6буждаемых в ячейках 3 и 4 задают равным сдвигу фаз, который приобретаетакустическая волна при распространении в непрерывном звукопроводе ячейки 1 (0 иг.1,а) между плоскостями Пи П, пространственное положение которых соответствует концу звукопровода ячейки 3 и входному торцу зву копровода ячейки 4, Этот сдвиг фазопределяется соотношениемЬ(= 2 пГ -рс. 1 20 25 30 35 40 45 50 55 где 1, - расстояние между входными торцами звукопроводов ячеек 3 и 4, Оптическое излучение 1 в процессе прохождения через звукопроводы ячеек 3 и 4 диФрагирует на акустических волнах, при этом, благодаря указанному выше выбору сдвига Фаз акустических волн, возбуждаемых в ячейках, фазы ди 9 рагированного излученияна выходе каждой ячейки будут согласованы, и оптическое излучение на выходе устройства можно рассматривать как излучение на выходе акустооптической ячейки с непрерьвным звукопроводом, в котором распространяется бегущая акустическая волна, Изменяя частоту акустических волн, возбуждаемых в ячейках 3 и 4, перестраивают угловое положение диФрагированного излучения на выходе ячеек 3, 4, Рабочий интервал углов определяется рабочим диапазоном А Г изменения частоты акустических волн как и в описанном выше способе, Однако в данном случае этот диапазон может быть расширен в сторону более высоких частот, т,к. затухание акустических волн, от которого зависит максимальное значение частот, определяется теперь длиной 11(1 ) звукопровода одной ячейки 3(4), котораяв и раз (в описываемом варианте, . в 2 раза) меньше длины 1. При этом размер 1 световой апертуры не изменяется по сравнению со случаем, показанным на фиг,1,а. Следовательно, число И разрешенных состояний, определяемое соотношением (2), может быть увеличено за счет расширения диапазона частот 5 Г. Кроме того, использование и акустооптических ячеек позволяет примерно в и раз повысить скорость перестройки диФрагированного излучения из одного углового положения в другое, т.к эта ско 961 168рость определяется временем, за которое акустическая волна распространяется в каждоЙ отдельной акустооптической ячейке.Описанный способ отклонения акустического излучения может быть осуществлен с помощью устройства, схематично показанного на ФИГ.2, Такоеустройство содержит три акустооптичеекие ячейки 3,1 л, и 5 (число п ячеек может быть больше трех), какдаяиз которых состоит из оптически прозрачного звукопровода 6 длиной 11и 1, соответственно (для упрощения1, = 1, =,1;) с пьезоэлектрическимпреобразователем 7 на Входном торце и поглотителем 8 энергии акусТИЧЕСКИХ ВОЛН Нсэ ПРОТИВОПОЛожНОМторце 8 се ячейки 3,и 5 расположены в ряд так, что их оптическиеВходы 9 находятся В Одной плоскости,торцы звукопроводов 6 с пьезоэлектрическими преобразователями 7 обращены В .Одну сторону. Устройство содержит тсзкже ген 8 РатОР 10 Высокочсстот"ных колебаний три делйтеля частоты11, 12 и 13 и две линии задержки1 и 15, причем выход генератора Освязан с пьезоэлектрическили преоь"разователями 7 акустооптических ячеек 3, л и " ч 8 рез пелит 8 ли частоты11, 12 и 13 соответственно, междувходами делителя 12 и Выходом генера.тора 10 включена линия задержки 1,а между выходом последней и Входомделителя 13 включена линия задержки15, 1 д Устройство работает следующим образом.Когерентное оптическое излучение 1 направляют на оптические входы Э акустооптических ячеек 3, 1 и 5, в которых возбуждают бегущие акустические волны на частоте Г, распространяющиеся в направлении от пьезоэлектрических преобразователей 7 к поглотителям энергии 8, Дпя этого на пьезоэлектрические преобразовате 50 ли 7 подают. с Выхода генератора 10 высокочастотный сигнал, Генератор 10 вырабатывает электрический сигнал с частотой и может перестраиваться в диапазоне частот МГ,.При прохож 55 дении сигнала через делители 11, 12 и 13 происходит уменьшение его частоты до величины 1, Иа пьезоэлектрический преобразователь 7 акустооптической ячейки л сигнал подают сосдвигом мазь .6(.= 28,ргде 1, = 1 + 1 относительно сигнала, подаваемого на преобразователь 7 ячейки 3, Сдвиг Фазы осуществляют с помощью линии задержки 1., Аналогично на преобразователь 7 ячейки 6 сигг НсЗЛ ПОДЗЮТ СО СДВИГОМ фаЗЫ1,2 И:где 1, =. 1,л 1 относительно сигнала, подаваемого на преобразователь 7 ячейки 5, что осуществляют с помощью ,пинии задержки 15, Поскольку линии задержки ч и 15 включены между генератором 10 и соответствующим делителем частоты 12 и 13, частота сигнала В них равна КГ Время задержки Т., каждой линии задержки 1 и 15УСТансЗВЛИВсЗЮТ РВВНЫМу.ь или (3)где ь, - Время задержки акустической Волны В звукопроводе Длиной 1,О птиче ское излучение 1 при про хождении через звукопроводы 6 акускоптических ячеек 3, л и 5 диФрагирует на распространяющихся в них а, стических волнах, при этом дибра-ированное излучение отклоняется: на угол, определяемый остотойл 1 акустических волн, Для перестройки углового положения дилраглрованного излучения изменяют частоту сигнала, вырабатываемого генератором 10, Время перестройки Т в данном случае определяется временем задержки акустической Волнь в одной акустоопти" ческой ячейке и суммарным временем задержки линий задержки 14 и 15, , е.т: + 2 чУвеличивая рабочую частоту генератора 10, можно обеспечитьй-1,, Т (5)Таким образом, данный способ обеспечивает . в 1,5 раза больше числоразрешенных состояний и м в 3 раза меньше время перестройки оптического излучения из одного углового положения в другое.5Данный способ обеспецивает существенное (примерно в 10 раз) сокращение времени перестройки углового положения оптического излучения из одного разрешенного состояния в дру гое. Дополнительным преимуществом способа является отсутствие необходимости высокой стабилизации частоты генератора высокочастотного сигнала и термостабилизации акустооптических ячеек, т.к. режим бегущей волны не критичен к стабильности частоты генератора высокочастотного сигнала и к параметрам окружающей среды.ор О. Юркова Техред М.Моргентал Корректор Л,йунаЗаказ 2821 Тираж Подписное с ВЦКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГЕНТ СССР 113035, Москва, ЖРаушская наб., д, б/5 ивводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 10