Акустооптические элементы

Распространяющуюся в направлении оси [001] кристалла. Преобразователь соединяется с поверхностью звукопровода методом холодной индиевой сварки в вакууме. Центральная частота равняется 160 МГц полоса частот дефлектора составляет 83 МГц с неравномерностью 3 дБ. Размеры акустического столба ЬхН= =7X1 мм. С противоположной от преобразователя стороны к звукопроводу присоединялась согласованная акустическая нагрузка. Акустооптический элемент помещал- [c.59]

Рис. 4.6. Конструкция акустооптического элемента дефлектора с неаксиальной геометрией

Рис. 6.1. Схематическое изображение акустооптического элемента с преобразователем, изготовленным методом холодной вакуумной

Акустооптические элементы основаны иа дифракции светового излучения при взаимодействии с когерентной акустической волной, распространяющейся в световоде. Принцип действия такого акустооптического элемента показан на рис. 9.12. Если ширина световода достаточно велика, то из условия фазового синхронизма следует, что дифракция света будет иметь место, когда угол падения ав удовлетворяет условию [c.438]

Для акустооптических элементов, основанных на взаимодействии светового пучка с ПАВ, необходимо, чтобы световой пучок и акустическая волна распространялись в одной плоскости. Этого достигают тем, что энергию светового пучка с помощью тонкослойного световода сосредоточивают вблизи поверхности, по которой распространяется ПАВ. Световод чаще всего размещают на пьезоэлектрической подложке, которая одновременно служит для возбуждения ПАВ. [c.439]

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]

Для иллюстрации характеристик акустооптического дефлектора пучка рассмотрим отклоняющую систему, в которой в качестве среды используется флинт, а частота звука может изменяться от 80 до 120 МГц, т. е. Д/ = 40 МГц. Пусть диаметр оптического пучка равен 1 см. Тогда из табл. 9.3 находим v = 3,1-10 см/с. Следовательно, постоянная времени т равна 3,2 10 с, а число разрешимых элементов равно N тД/ = 130. [c.413]

Поверхностный акустооптический дефлектор пучка является главным элементом в анализаторе спектра ВЧ-сигналов (см. разд. 10.4). [c.419]

Рассмотрим схему акустооптического спектр-анализатора (рис. 10.15) в случае, когда акустическая волна состоит из многих частотных составляющих. Согласно (10.4.1), каждая частотная составляющая звуковой волны будет приводить к отклонению светового пучка в определенном направлении. Поэтому дифрагированный свет представляет собой некоторое угловое распределение. Если использовать линзу, то в ее фокальной плоскости каждому направлению дифракции светового пучка будет соответствовать определенное пятно. Поскольку эффективность дифракции на каждой частотной составляющей звука пропорциональна ее мощности, распределение оптической энергии в фокальной плоскости пропорционально энергетическому спектру звукового ВЧ-сигнала. Интенсивность оптического излучения в фокальной плоскости обычно измеряется с помощью линейки фотодетекторов. Поскольку работа акустооптического спектр-анализатора основана на одновременном отклонении лазерного пучка во многих направлениях, такие его характеристики, как ширина полосы ВЧ-сигнала и число разрешимых элементов, аналогичны характеристикам дефлекторов пучка. [c.429]

Быстродействие описанной схемы определяется, в первую очередь, параметрами акустооптического модулятора. Для переключения лазерного луча из одного положения в другое необходим промежуток времени Т, равный времени распространения акустической волны в кристалле модулятора. Если диаметр отклоняемого луча равен d,-TO T—dls. В свою очередь, диаметр луча связан с разрешающей способностью системы, а именно число разрешаемых элементов по одной координате равно [c.260]

Для иллюстрации реализованных возможностей приводим табл. 7.12—7.14, в которых на основании данных текущей периодики и, информационных материалов ведущих фирм перечислены основные характеристики кратко описанных выще трех основных типов акустооптических приборов с объемными элементами. [c.227]

Эта трудность уже преодолена в оптическом диапазоне несколькими методами а) путём использования техники штарковских импульсов [183] б) путём применения техники внутрирезонаторной частотной модуляции [184] в) за счёт использования акустооптического модулятора [185]. Важным элементом оптических схем всех этих методов является узкополосный непрерывный лазер, позволяющий осуществлять селективное возбуждение широких неоднородно-уширенных спектральных линий [186]. Поскольку в эксперименте по фотонному- [c.173]

Постановка задачи основные предположения. Активную синхронизацию продольных мод в непрерывно накачиваемых лазерах обычно реализуют при помощи акустооптического модулятора ). Полагая, что линия усиления активного элемента уширена однородно, проведем рассмотрение такого режима генерации на основе временного подхода 1112, ИЗ, 135, 136]. [c.406]

Общий вид акустооптического синхронизатора мод схематически показан на рис. 3.69. Здесь 1 — пьезопреобразователь, 2 — призма из плавленого кварца, 3 — направление движения световых импульсов. Грани а и б кварцевой призмы параллельны друг другу (для обеспечения режима стоячей волны), а грани виг образуют друг с другом небольшой угол (для устранения селекции продольных мод). Акустооптический синхронизатор мод является оптическим элементом, помещаемым внутрь резонатора непрерывно накачиваемого лазера ИАГ N(1 +. Ввиду малого усиления в таком лазере, предельно допустимые оптические потери в синхронизаторе с учетом просветляющих покрытий не должны превышать 0,5—1%. [c.413]

Акустооптические элементы в первую очередь используются как модуляторы света в оптоэлектроиных системах связи. [c.439]

Увеличение полосы акустооптического дефлектора пучка было продемонстрировано с помощью сфазированной решетки, схематически показанной на рис. 10.6, в кристалле РЬМоО длиной 3 см [8]. Лазерный пучок (X = 5145 А) отклонялся в такой системе на 2000 разрешимых элементов с постоянной времени 8,5 мкс. При этом была получена ширина полосы 200 МГц. При мощности 0,1 Вт дефлектор отклонял 8% падающей мощности света. [c.413]

Выше при определении параметров акустооптических дефлекторов мы предполагали, что среда является изотропной. Используя дву-лучепреломляющие среды, можно существенно увеличить полосу, а значит, и число разрешимых элементов дефлектора. Рассмотрим изображенную на рис. 10.7 диаграмму акустооптического взаимодействия, в которой плоскость рассеяния (т. е. плоскость векторов кик ) перпендикулярна с-оси одноосного кристалла. Акустический пучок падает таким образом, что для центральной рабочей частоты /q волновой вектор к дифрагированной волны перпендикулярен звуковому волновому вектору Kq. Как мы показали в гл. 9 и в предыдущем разделе, условие Брэгга может выполняться в широком диапазоне частот без использования сильно расходящихся (или управляемых) акустических пучков. Из рис. 9.6 видно, что для широкого диапазона акустических частот угол падения остается почти постоянным, в то время как угол дифракции сильно изменяется. Поскольку в широком диапазоне частот звуковой волновой вектор приблизительно перпендикулярен дифрагированному пучку, падающий световой пучок должен отвечать моде с более высоким значением показателя преломления. В отрицательных одноосных кри- [c.414]

Основными Элементами акустоОптическОго модулятора являются акустооптический кристалл (светозвукопровод), пьезоэлектрический источник ynpyiHx волн и их поглотитель (См. рис. 1.4), Выбор Среды акустооптического взаимодействия в модуляторе осуществляется, исходя из того, что [106] [c.115]

В лазерах ЛТИ-701, ЛТИ-702 (рис. 4.5, 4.6) происходит внутри-резонаторное преобразование во вторую гармонику излучения лазера, работающего в режиме акустооптической модуляции добротности резонатора с длиной волны 1,06 мкм. В качестве прео бразова-теля частоты используется кристалл иодата лития (ЫЮз), не требующий термостатирования, достаточно эффективный и относительно стойкий к лазерному излучению. При модуляции добротности мощность лазерного излучения внутри резонатора велика, поэтому специальных мер для его фокусировки в нелинейный элемент не требуется. Преобразователь частоты МЧ-104 включает в себя специальное выходное зеркало ( глухое на основной длине волны и пропускающее на длине ъолны гармоники), элемент из иодата лития размером 10x10x10 мм и оптический фильтр. Как [c.97]

Применение тех или иных электронных устройств в значительной степени зависит от того, какими были выбраны главные элементы схемы. Например, если используются акустооптические дефлекторы, то для управления ими необходимы высокочастотные генераторы с линейно регулируемым напряжением. При использовании электрооптическиX дефлекторов возникает необходимость в программно-управляемом высоковольтном источнике питания. [c.438]

В связи с тем, что оптические сигналы, отображающие коррелирующие функции в плоскостях Pia И Pjb, не могут быть отрицательными, знакопеременные коррелирующие функции необходимо записывать с использованием некоторого постоянного уровня смещения. Этот уровень смещения удаляется затем с помощью режекторного фильтра постоянной составляющей, устанавливаемого в частотной плоскости Рз коррелятора. Хотя описываемый коррелятор долгое время использовался с применением записи входных данных на ютопленке в плоскости Pia и синхронизируемой лентопротяжки в плоскости Pjb, однако необходимость в механическом перемещении фотопленки ограничивает быстродействие и точность данного коррелятора. Поскольку этот коррелятор в основном является системой формирования изображения, требования к точности установки его элементов, а также требования к степени когерентности используемого излучения существенно ниже, чем в корреляторе с частотной плоскостью. Схема описанного коррелятора представляет большой интерес, поскольку в нем для управления с высокой точностью перемещением одного сигнала относительно другого можно применять акустооптические ячейки (что с успехом и применялось в плоскости Pi ). В следующем разделе мы обсудим этот и другие типы акустооптических корреляторов. Акустооптические корреляторы имеют такие преимущества, как быстродействие и широкая полоса пропускания, но их можно использовать лишь для обработки одномерных сигналов. [c.573]

Информация считывается при последовательном перемещении пластинки относительно светового луча или же при смещении светового луча относительно пластинки. При таком перемещении считывающий луч последовательно движется от одного элемента записи к другому, а прошедшее через носитель информации излучение регистрируется фотодетектором. Перемещение самой фотопластинки является менее удобным, поскольку при этом осуществляется механическое движение с относительно малой скоростью. Поэтому представляется более приемлемым при считывании отклонять непосредственно световой пучок. Управление световым лучком может производиться с использованием различных принципов. Наиболее перспективными из них являются электроопти- ческие и акустооптические методы. В электрооптических методах используется изменение показателя преломления в некоторых кристаллах под действием электрического поля, а в акустоопти- ческих методах отклонение луча происходит в результате дифракции на структуре стоячих ультразвуковых волн. [c.174]

Необходимо указать, что электрооптические затворы и модуляторы являются не единственными видами соответствуюш,их функциональных элементов лазерных систем. В последнее время Получили широкое распространение акустооптические модуляторы и затворы (см. 7.6), а также фототропные затворы и затворы на центрах окраски в щелочно-галоидных кристаллах, конкурентоспособные с электрооптическими устройствами для конкретных режимов эксплуатации. [c.205]

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 числе схем, осуществляющих плавную перестройку частоты излучения лазеров, необходимо кратко упомянуть об устройствах электронного управления частотой, исключающих какие-либо механические перемещения регулирующих элементов. К ним относятся акустооптические фильтры. Характеристики пропускания нх управляются изменением частоты ВЧ-генератора, напряжение с которого подается на пьезопреобразователь светозвукопровода фильтра. [c.247]

Акустооптические устройства могут служить и модулятором и дефлектором. В первом случае управляют мощностью звука, а во втором — его частотой. Время переключения света акустооптиче-ским модулятором или дефлектором равно вре.мени прохождения звука поперек диаметра светового пучка dlv . Из этого простейшего выражения следует, что для повышения быстродействия необходимо уменьшить диаметр пучка. Например, для = 1 мм и u3 =610 m/ (плавленый кварц) величина / 150 нс. Максимальная частота модуляции (AQgJ a примерно равна половине звуковой частоты, т. е. (Айз ) з 0,503 . Как и раньше, определим быстродействие дефлектора как отношение времени переключения к числу разреши.мых элементов. Для дифракционной расходимости пучка справедливо следующее соотношение [c.216]

Заметим, что наиболее совершенными являются интерферометры с переносом спектра при помощи двухчастотных лазеров и акусто-оптических модуляторов лазерного излучения. В последнем случае удается в значительной мере ослабить паразитные комбинационные гармоники, возникающие в рассмотренных ранее двухчастотных интерферометрах за счет несовершенства характеристик поляризационных элементов. В интерферометрах с акустооптическими модуляторами излучение лазера дифрагирует на бегущих ультразвуковых волнах. Лучи нулевого и первого порядков дифракции имеют различные оптические частоты и угловые направления, что допускает их сравнительно несложное разделение. Нейдеальность пространственного разделения, влйянйе отраженных волн и другие факторы приводят к искажениям спектра интерференционного сигнала, однако эти искажения можно снизить до сотых долей процента. [c.193]

Двумерная архитектура. В [14] описана двумерная архитектура с пространственным интегрированием и рассмотрен случай систолического акустооптического двоичного процессора выполнения свертки (САОДПС). Как показано на рис. 7.7, для САОДПС требуется I входов для ввода вектора и т входов для ввода матрицы. Имеется т детекторов выходного сигнала. САОДПС должен иметь два набора сдвиговых регистров один набор быстро сдвигает матричные элементы относительно элементов вектора, в то время как другой набор регистров медленно передвигает вектор последовательно по всем строкам матрицы. Вектор выходного сигнала представляет собой т последовательных серий, которые требуется просуммировать и преобразовать. Процесс умножения занимает время, равное п- -т—1) (2/—1) тактовых циклов. Последний из обсуждаемых умножителей матриц на вектор, показанный на рис. 7.8, представляет двумерную архитектуру с временным интегрированием. Имеется один вход для вектора, который требуется развернуть и переместить относительно т входов матрицы. Выходной сигнал требует 21—1)т фотодетекторов, которые должны быть синхронизированы с целью параллельного вывода выходных сигналов. Затраты времени составят в этом случае п(21—1) + (т—1) тактовых циклов. [c.195]

В [53] описан быстродействующий акустооптический затвор на плавленом кварце, предназначенный для реализации режима разгрузки резонатора. Время переключения затвора 5 не. Это достигается фокусировкой светового пучка радиус пучка в затворе составляет 20 мкм. Рассматриваемый затвор (играющий в данном случае роль модулятора полезных потерь) показан на рис. 3.27. Здесь 1 — активный элемент 2, 3,4 — высокоотражающие зеркала 5 - затвор, помещенный в центре сферы, отвечающей поверхности зеркала 4 6 — пучок, выводимый из резонатора при включении затвора. Непрерывные линии описывают световой пучок при выключенном затворе, а штриховые — при включенном. [c.335]

Будем рассматривать движение гауссова сверхкороткого светового импульса внутри резонатора, содержащего акустооптический модулятор см. рис. 3.64 (/ — активный элемент, 2 — акустооптический модулятор, 3 — зеркала резонатора). Световой импульс движется от исходной опорной плоскости Р, как показано на рисунке стрелками. Используя определенные предположения (см. ниже), можно вычислить параметры импульса после прохождения им активного элемента и модулятора (с учетом потерь). Под параметрами импульса понимаются его длительность, средняя мощность, сдвиг по времени относительно момента, отвечающего нулевым потерям в модуляторе. Определив разность значений того или иного параметра для конечного (после двойного прохода резонатора) и исходного импульсов и поделив эту разность на время двойного прохода, находят производную по времени для данного параметра [1351. В результате можно получить систему дифференциальных уравнений, описывающих процесс установления режима синхронизации моД. Анализ этой системы позволяет определить области неуспюйчивости рассматриваемого режима [136]. [c.406]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...