Брэгговские дефлекторы

Рис. 7.13. Схема брэгговского дефлектора на двустороннем двухцветном обращающем зеркале Лазер 1 (Лазер 2) - лазеры накачки с фиксированной перестраиваемой длиной волны излучения Л. (Л. ) Л,, Л, - линзы для фокусировки записывающих пучков в одну область нелинейного элемента ЯЭ в - угол отклонения луча

В гл. 9 было показано, что при взаимодействии световых пучков со звуковой волной в фотоупругой среде возникает много интересных явлений. Эти явления (например, брэгговская дифракция) могут быть использованы при создании модуляторов света, дефлекторов пучков, перестраиваемых фильтров, анализаторов спектра и устройств обработки сигналов. Использование акустооптического взаимодействия позволяет модулировать лазерное излучение или обрабатывать с высокой скоростью информацию, переносимую излучением, поскольку при этом отпадает необходимость в использовании каких-либо механических перемещающихся элементов. Это свойство аналогично электрооптической модуляции с той лишь разницей, что при акустооптическом взаимодействии вместо постоянных полей применяются ВЧ-поля. Последние достижения в применениях акустооптических устройств обусловлены главным образом наличием лазеров, которые генерируют интенсивные когерентные световые пучки, развитием эффективных широкополосных преобразователей, генерирующих упругие волны с частотами вплоть до микроволновых, а также открытием веществ, обладающих замечательными упругими и оптическими свойствами. В данной главе мы изучим различные устройства, основанные на брэгговской дифракции. Будут рассмотрены их характеристики пропускания, эффективность дифракции, рабочая полоса частот и другие параметры. [c.393]

Одним из наиболее важных применений акустооптического взаимодействия являются дефлекторы оптических пучков. Принцип работы акустооптических дефлекторов в основном такой же, как и у модуляторов, основанных на брэгговской дифракции. Единственное различие состоит в том, что теперь изменяется не амплитуда, а частота звуковой волны. Использование акустооптического взаимодействия позволяет создавать дефлекторы пучков с высоким разрешением. При этом могут быть созданы сканирующие дефлекторы как с произвольной выборкой, так и непрерывно действующие. Основной принцип действия таких устройств иллюстрирует рис. 10.4, а соответствующее объяснение можно дать с помощью рис. 10.5. Для многих приложений важными параметрами таких устройств являются число разрешимых элементов пучка, быстродействие и эффективность. [c.410]

На практике полоса модуляции Д/ ограничивается широкополосным преобразователем и допустимыми отклонениями угла Брэгга. Последнее связано с тем, что соответствующий угол падения света при резонансной брэгговской дифракции зависит от частоты звука Од Xf/2nv). Для того чтобы дефлектор имел полосу Д/, угол падения (угол между волновым вектором падающего светового пучка к и звуковым волновым фронтом) должен перекрывать диапазон порядка [c.412]

Сходство принципа функционирования порождает и общность основной проблемы, характерной для сравниваемых дефлекторов ограниченность угла сканирования из-за брэгговского характера дифракции считывающей световой волны на объемной фазовой решетке. [c.245]

В дифракционном дефлекторе (рис. 2) луч света надает на АОЯ, в к-рой возбуждается звуковая волна с частотой /. В результате брэгговской дифракции свет частично отклоняется. При изменении частоты звука ме- [c.34]

В отклоняющих акустооптических устройствах — дефлекторах сканирование лазерного луча осуществляется путем изменения акустической частоты. В этом параграфе будут рассмотрены дефлекторы, использующие изотропную брэгговскую дифракцию, для которой справедливы все предыдущие выводы. Теория анизотропных дефлекторов будет изложена ниже. [c.49]

Брэгговский дефлектор на сапфире. Имеется двулучепрелом-ляющий брэгговский дефлектор пучка, изготовленный на основе кристалла сапфира, диаграмма взаимодействия в котором изображена на рис. 10.7. Пусть свет испускается гелий-неоновым лазером с длиной волны 6328 А. Предположите, что = 1,765 и = 1,757 и что звуковая волна распространяется вдоль оси X кристалла со скоростью 5,85-10 м/с. [c.435]

Впервые электрически управляемое переключение плоских лазерных пучков на основе рассматриваемого принципа было предложено и экспериментально продемонстрировано на примере ФРК LiNbOg [9.103]. В дальнейшем при несколько отличных геометриях эксперимента эффект электрического переключения плоских пучков в этих кристаллах исследовался также в [9.91, 9.104, 9.105]. В указанных работах была показана возможность эффективного управления дифракцией на элементарных синусоидальных решетках, приводящей к восстановлению плоских волновых фронтов, что может оказаться полезным при разработке электрически управляемых брэгговских дефлекторов с практически неограниченным углом отклонения. [c.244]

Резюмируя, можно полностью согласиться с утверждением [96], что интегрально-оптические корреляторы с временным интегрированием могут быть успешно применены для корреляционной обработки достаточно широкополосных сигналов с длительностью от единиц до сотен миллисекунд, широко используемых в локации, связи, телевидении, научном приборостроении. Оптимальной является обработка потока сигналов при объединении функциональных элементов процесса на одной подложке. Примером осуществимости технологии может служить работа [103], в которой описан широкополосный брэгговский дефлектор, использующий оптические волноводы на кремниевой подложке. Понятно, что использованные технологические приемы разрешают создание и более сложного по архитектуре планарного акустооптического процессора. Схема устройства приведена на рис. 7.10. Как видно из рисунка, брэгговская ячейка сформирована из четырех слоев (SiOg, 51зЫ4, SiOg, ZnO), последовательно наращенных на кремниевую подложку. В качестве волновода используется слой нитрида кремния, в [c.228]

В дифракц. дефлекторе (рис. 1) луч света падает на АОЯ, в к-рой возбуждается звуковая волна частоты /ив результате брэгговской дифракции частично отклоняется. При пзмепепии / меняется и угол [c.47]

Акустооптика изучает взаимодействие оптических волн с акустическими в различных веществах. Возможность такого взаимодействия впервые предсказал Бриллюэн в 1922 г., а затем ее экспериментально проверили в 1932 г. Дебай и Сиарс в США и Люка и Бигар во Франции. При взаимодействии света со звуковыми волнами наиболее интересное явление представляет собой дифракция света на акустических возмущениях среды. При распространении звука в среде возникает соответствующее поле напряжений. Эти напряжения приводят к изменению показателя преломления. Такое явление называется фотоупругим эффектом. Поле напряжений для плоской акустической волны является периодической функцией координат. Поскольку показатель преломления среды претерпевает периодическое возмущение, возникает явление брэгговской связи, как показано в гл. 6. Акустооптическое взаимодействие является удобным способом анализа звуковых полей в твердых телах и управления лазерным излучением. Модуляция света при акустооптическом взаимодействии находит многочисленные применения, в том числе в модуляторах света, дефлекторах, устройствах обработки сигналов, перестраиваемых фильтрах и анализаторах спектра. Некоторые из этих устройств мы рассмотрим в следующей главе. [c.343]

Недавно была продемонстрирована [II] возможность брэгговского взаимодействия между поверхностными акустическими волнами и оптическими направляемыми волнами (см. гл. II) в тонкопленочных диэлектрических волноводах. Поскольку эффективность дифракции Г] [см (IO.I.II)] зависит от интенсивности звука локализация акустической энергии вблизи поверхности (на глубине Л) приводит к низкой мощности модуляции или переключения. На рис. 10.9 схематически изображена экспериментальная установка, в которой как поверхностная звуковая волна, так и оптическая волна направляются в одном кристалле LiNbOj. Диэлектрический волновод образуется вследствие диффузии Li из поверхностного слоя порядка 10 мкм, что приводит к увеличению показателя преломления в этой области. На рис. 10.10 представлена фотография пятен отклоненных световых пучков, когда частота звука в дефлекторе изменялась [c.418]

Известно, что максимальной фоточувствительностью обладают кубические ФРК BiigSiOao- На примере этого кристалла была подробно исследована другая методика увеличения широкополосности-ФРК дефлектора [9.108—9.110]. Последнее достигается одновременным изменением угла наклона объемной фазовой решетки, компенсирующим уход из брэгговских условий считывания голограммы-в результате изменения ее периода Л. Для этого непосредственна перед ФРК помещается высокоэффективная голографическая ре- [c.246]

Развитие и оптимизация параметров элементов интегральной акустооптики связано с применением волноводных слоев с большим значением коэффициента акустооптического качества, малыми акустическими потерями в гиперзву-ковом диапазоне, с совершенствованием систем для возбуждения ПАВ. Например, в брэгговском акустооптическом модуляторе, разработанном для применения в радиоастрономии, ширина полосы устройства по уровню 3 дБ составила 530 МГц при центральной частоте 1,74 ГГц [11]. Оптические волноводы получены термодиффузией титана в ниобат лития. Для возбуждения поверхностных акустических волн применяли четырехсекционный встречно-штыревой преобразователь со сдвигом секций на 3/4 длины акустической волны. При электрической мощности 40 мВт эффективность дифракции в акустооптической ячейке составляла 0,1 %. Для расширения области фазового синхронизма и увеличения рабочей полосы интегральных акустооптических устройств рассмотрены взаимодействия поверхностных оптических и акустических волн на скрещивающихся пучках, а также взаимодействия оптических поверхностных волн с акустическими пучками, для генерации которых использованы встречно-штыревые преобразователи с наклонными штырями [11]. При центральной частоте 615 МГц полоса дефлектора составляла 430 МГц, а эффективность дифракции — 16 % при уровне мощности управляющего сигнала 200 мВт. Преобразователь состоит из двух последовательно соединенных секций, повышающих сопротив- [c.150]

Применение акустооптич е с к о й дифракции. Д.с. на у. позволяет определять по изменению интенсивности света в дифракционных спектрах характеристики звукового поля (звуковое давление, интенсивность звука и т. п.), практически не возмуш ая поля. С помо-ш,ью Д.с. на у. измеряют поглош ение и скорость ультразвука в дхшпазоне частот от нескольких МГц до нескольких ГГц (в жидкостях) и до нескольких десятков ГГц (в твёрдых телах), модули упругости 2-го и 3-го порядков, упругооптич. и магнитоупругие свойства материалов. Возможность спектрального анализа звукового сигнала акустооптич. методами позволяет исследовать отклонение формы профиля звуковой волны от синусоидальной из-за нелинейных искажений (см. Нелинейные эффекты). Для низкочастотного звука такое отклонение связано с асимметрией в пнтенсив-ностях спектров положительных и отрицательных порядков при дифракции Рамана—Ната. В случае высокочастотного звука нелинейные эффекты проявляются в появлении дифракционных максимумов 2-го и более высоких порядков при брэгговской дифракции. Д. с. на у. применяется для модуляции и отклонения света, в различных устройствах акустооптики (в модуляторах света, дефлекторах, фильтрах). Широко используется Д. с. на у. при оптико-акустич. обработке сигналов, для приёма сигналов в УЗ-вых линиях задержки и др. [c.131]

Брэгговская дифракция поверхностной световой волны активно используется в интегральных модуляторах и дефлекторах на основе акустооптического эффекта. Отклонение света происходит на фазовой решетке, создаваемой акустическими волнами пол действием переменного напряжения, которое прикладывается к иьезопреобразователю. Варьируя частоту акустических волн в диапазоне выполнения условий дифракции, можно изменять угол отклонения. [c.312]

Уменьщение длины преобразователя расширяет диаграмму направленности звука и соответственно полосу рабочих частот, но одновременно переводит режим работы дефлектора от режима Брэгга к режиму Рамана— Ната. В промежуточном случае между дифракцией Брэгга и дифракцией Рамана — Ната на полосу дефлектора накладывается дополнительное ограничение — она не может быть более 1 октавы. В противном случае область сканирования 1-м дифракционным порядком (брэгговским) перекроется областью сканирования 2-м порядком. Наконец, из рассмотрения следует исключить ту область частот, в которой в высшие порядки дифрагирует значительная часть падающего света. [c.52]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...