Акустооптическое отклоняющее устройство Советский патент 1984 года по МПК G02F1/33 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах, лазерных дисплеях, лазерных устройствах ввода и вывода информации. Известно акустооптическое отклоняющее устройство, содержащее последовательно электрически связанные регистр адреса, нелинейный цифроаналотовый преобразователь, ВЧ-генерато управляемый напряжением, усилитель мощности и акустооптическую ячейку с пвезопреобразователем. Отклонение лазерного лУча на угол Ср при прохождении через акустооптическую ячейку осуществляется при возбуждении пьезо преобразователя ВЧ электрическим сиг налом с частотой ьЬ, скорость ультразвука в материале ячейки; длина волны лазерного излучения. Изменяя частоту управляющего сигпала, можно изменять угол отклонения луча. Электрические сигналы с различными частотами формируются при помощи ВЧ-генератора, управляемого напря жением, который представляет собой LC-генератор, в колебательный контур которого включен варикап. Для получе ния на выходе отклоняющего устройств набора диcкpeтньrk позиций лазерного, луча на варикап ВЧ-генератора, управ ляемого напряжением, подается ступен чатое напряжение от цифроаналогового преобразователя. Для получения постоянного шага между позициями луча в устройстве используется нелинейный цифроаналого 1зый преобразоввтель, состоящий из дешифратора,к выходам которого подключены транзисторные ключи. Нагрузкой ключей являются перестраиваемые резистивные делители, выходы которых объединены- и подключены к варикапу генератора. Регулировкой величины сопротивления в делителях добиваются требуемой зависимости управляющего ступенчатого напряжения от двоичного кода адреса, тем самым обеспечивая равномерность позиций луча. Таким образом,.для каждой позиции луча при двухкоординатном отклонении необходимы два резйстивных делителя . Описанное устройство имеет низкую точность отклонения луча вследствие взаимного влияния напряжений на резйстивных делителях из-за токов утечки через ключи в закрытом состоянии, причем вследствие суммирования токов точность отклонения луча уменьшается при увеличении числа позиций. К недосТаткам 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 резйстивных делителях еще более усложняет настройку. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является акустооптическое отклоняющее устройство, содержащее последовательно электрически соединенные регистр адреса, цифро-аналоговый преобразователь, линеаризатор, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и акустооптическую ячейку с пьезопреобразователем. В данном устройстве используется ВЧ-генератор с варикапом в колебательном контуре. Частота сигнала генератора зависит от величины управляющего напряжения, подаваемого на варикап. Для получения эквидистантного спектра частот управляющих ВЧ-сигналов для акустооптической ячейки используется линеаризатор, включенньй между выходом цифроаналогового преобразователя и управляющим входом перестраиваемого ВЧ-генератора . Основным недостатком данного устройства является низкая точность отклонения-лазерного луча. Общим недостатком схем на основе генераторов, управляемых напряжением, является уход частоты сигнала при изменении температуры окружающего воздуха. На стабильность частоты сигнала перестраиваемых генераторов могут также оказывать влияние изменения питающих напряжений и вибрации, которые приводят к изменению геометрических размеров, а следовательно, и к изменению резонансной частоты ,С-контура.

Существенно ухудшает точность откг онения лазерного луча ограниченное число диодно-резисторных цепочек линеаризатора, обеспечивающих кусочно-линейную зависимость управляющего

напряжения для перестраиваемого генератора от двоичного кода адреса. Увеличение числа цепочек вследствие из взаимовлияния, обусловленного обратными токами диодов, находящихся 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 позициями, так как перестройка сопровождается регулировкой подстроечных резисторов в диодно-резисторных цепочках.

Цель изобретения - повьпиение точности отклонения лазерного луча и расщирение 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 электрически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности акустооптическуш ячейку с пьезопреобразователем, введены оперативное запоминающее устройство, преобразователь частота-код, постоянное перенрограммируемое 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 выход к управляющему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающего устройства.

Введе 1ие преобразователя частотакод совместно с постоянным запоминающим устройством и сумматором обеспечивает формирование сигнала коррекции когда отклонение частоты ВЧ-сигнала управления акустооптической ячейкой превышает допустимую величину.

Введение оперативного запоминающег 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, обепечивая тем самым формирование требуемой частоты ВЧ-сигнала для точного отклонения лазерного луча в заданную позицию. Превьщ1ение числа разрядов кода адреса обеспечивает необходимую точность настройки частоты и, тем самым точность отклонения луча.

Кроме того, постоянное 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 устройство.

Устройство включает регистр 1 адреса, оперативное запоминающее устройство 2, цифроаналоговый преобразователь 3, ВЧ-генератор 4, управ--. ляемый напряжением, усилитель 5 мощности, акустооптическую ячейку 6с пьезопреобразователем, 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 6. Выход оперативного запоминающего устройства 2 через цифроаналоговый преобразатель 3 подключен к входу ВЧ-генератора, направляемого напряжением. Выход регистра 1 адреса, подключен к адресному входу оперативного запоминающего устройства 2 и к входу постоянного перепрограммируемого запоминающего устройства 7. Выход сумматора 11 через схему 10 совпадения подключен 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 ревер сивного счетчика 8, причем вход параллельной записи реверсивного счетчика 8 подключен к выходу оператичного запоминающего устройства. Первый вход сумматора 11 подключен к выходу преобразователя частота-код, вход которого подключен к выходу ВЧ-генератора, управляемого напряжением. Второй вход су1 1матора подключен к выходу постоянного перепрограммируемого запоминающего устройства 7. Иастройка устройства заключается в записи в постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство .(ППЗУ) 7 последовательности кодов, обратных кодам частот, соответству ощих 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 (ЩШ) 3 и на вход параллельной записи реверсивного счетчика 8, ПАП 3 формирует управляющее напряжениеU , поступающее на генератор 4 ВЧ-сигналов, с выхода которого ВЧ-сигнал посту- . пает на вход преобразователя 12 часто та-код и через усилитель 5 мощности - на пьезопреобразоватёль, акустической ячейки 6, 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 требуемой частоты, соответствующей отклонению луча в заданную позицию,который, поступает на второй вход сумматора 1 Если позиция отклоненного луча соотBeTCTByet заданной, код частоты ВЧсигнала 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 0. 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 урог вень сигнала логического О, а на вь1ходе схемы 10 совпадения - сигнал логического О, которьй обеспечивает включенное состояние управляемого генератора 9 импульсов. Если уход частоты происходит в сторону ее уменьшения, т.е.. код частоты на выходе преобразователя частота- код меньше кода требуемого, значения частоты, на втором выходе сумматора 11 формируется сигнал логического О, который реверсивный счетчик 8 в режим сложения. Если уход частоты происходит в сторону увеличения ее значения, 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. лазер. 71

ный луч отклонится в заданную позицию. ПЬскольку дестабилизирующее влияние температуры, вибраций и т.д, вызьшает медленный уход частоты ВЧ-сигнала, процесс подстройки не оказывает влияния на быстродействие .устройства. Таким образом, в акустооптическом отклоняющем устройстве устраняется

1242438

влияние дестабилизирующих факторов вибраций, изменений температуры, питающих напряжений на точность отклонения лазерного луча за счет 5 автоматической коррекции частоты

управляющего ВЧ-сигнала, что позволя;ет повысить точность отклонения лазерного луча. Устройство обеспе:чивает точность отклонения луча не 10 более 1% от шага между позициями.

АКУСТООПТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее регистр адреса и последовательно расположенные электрически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемьй напряжением, усилитель мощности, акустооптическую ячейку с . пьезопреобразователем, отличающееся тем, что, с целью повьршения 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 перепрограммиг)уемое запоминающее устройство, сумматор, схема совпадения, реверсивный счетчик и управляемый генератор имцульсов, причем адресный вход оперативного запоминающего устройства подключен к выходу регистра адреса, ииформационньй вход - к выходу реверсивного счетчика, а выход - к входу параллельной записи реверсив1гого счетчика и к входу цифроаналогового преобразова§ теля, вход преобразователя частотакод подключен к выходу ВЧ-генератора, (Л а выход - к йервому входу сумматора, второй вход которого через постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство подключен к выходу рет истра адреса, первый выходчерез схему совпадения - к входу управляемого генератора импульсов, а второй выход - к управлякнцему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающего устройества.