Способ управления оптическим излучением Советский патент 1992 года по МПК G02F1/33 

.1

Изобретение отггослтся к акустооп тнке и. может бьггь 1 спользосано для отклокенин модулящт TL сдгояга частоты оптпческого пзлз чения.

Цель изобретения - обеспечение поляризационной нечувствительиостп способа и уменьшение потйрь оптпческого пзпучкпяп,

На фиг,Л изображено усгройство,; реализующее способ.

Устройство имеет первую акустооп тическую ячейку 1,, пьезопрео.бразо- - ватель 2 пердой лчейкн, вторз то акус торптическую 3,, пьезопреоб- разователь-4 второй ячейки, гшастип 5 для поворота плоскости поляризаци на 90°

Г

падающее оптическое излучение 65 дифрагировапшеее излучение 7 недифрагиросалгаее изпучепне 8,

На фиг. 2 приведр-нь диаграммы вол HOBbix векторов оптического излучени и акустическрп: волн, где а дифракция в первой я-чейки j б дифракция во второй ячейке .J К,, и К. волновы векторы падающего оптического излучения j Kj - волггоЕой вектор акустической волны в первой ячейка 1(4 волновой вектор дифрагировавшего в первой ячейке излучения,, и авшего волновой вектор К ; К, волновой вектор оптического излучепня во вто рой ячейке, нмввтего в первой ячейк

волновой вектот ) К„ К

3

волновой

вектор акустической волны во второй ячейке, К волновой вектор оптического излучения во второй ячейке, имевшего в первой ячейке волновой, вектор К ; К - волновой вектор дифрагировавшего во второй .ячейке оптического излучения имевшего вол- иойой вектор, к | п и п g - показатели прело «7ення материала ак;;/стооптн- ческих ячеек.

Способ осуществляется образом..

Оптическое из.г1учение, иг.5еюш,ее произвольную поляризацию К, j К., направляется в первую акустоопткческую ячейку 15. в которой возбу/кдается акустическая волна в направлении при котором вьшолняется условие Брэг га для одной из поляризагц й.,

Излучение с это.й по.т1яриэ;;ш.ией дифрагирует на акустической волне. Иа выходе из ячейки изменяют па 90° ориентацию плоскостей поляризации дифрагированного и недифрагированно- ,го пучков. Затем пучки направляют

05

0

:5

O

5

во вторую анизотропную акустоопти- ческую ячейкуJ аналогичнзто первой, и возбукдают во второй ячейке акустическую волну в том же направления, что и в первой ячейке, и имеющую одинаковые с акустической волной в первой ячейке амплитуду, частоту поляризацию и апертуру. Часть излучения, надифрагировавшая в первой ячейке, испытывает анизотропную диф 1закцию Брэгга во второй ячейке Обе ячейки расположены как можно ближе одна к другой так, что их кристаллографические направленияJ а также соответствующие грани параллельны.

Рассмотрим .конкретный пример устройства,, реализующего данный способ. Акустооптические ячейки 1 и 3 могут быть вьто.пнены,, например, из кристаллов TeOj. Пластина 5 может быть выполнена в виде полуволновой . пластины или из оптически активного материала, например из ТеО Z-среза, с толщиной, обеспечивающей поворот гоюскости поляризации оптического излучения на рабочей длине волны на 90. Б акустооптических ячейках 1 и 3 с помощью пьезопреобразоватеяей 2 я 45 на которые подают управляющий высокочастотньй сигнал одинаковой мощности, возбуждангг сдвиговые акустические волны одинаковой амшш- туды на частоте 25 МГц с поляризацией по tiTOj , распространяющиеся параллельно в направлении 110. В ячейку 1 направляют неполяризован- Кое оптическое излучение 6 с длиной волны Я 0,63 мкм. Любое неполяризованное излучение можно представить в виде двух компонент с взаимно ор- тогональныьш штоско.стями поляризации. Для каяодой из них существует свой угол Брэгга. Направление распространения оптического излучения и акустической волны в каждой ячейке задают таким образом, чтобы они были .ориентированы: относительно друг друга под одним из двух углов Брэгга. При дифракции оптического излучения в акустоопти- ческой ячейке 1 происходит его расщеп - ление на дна пучка с взаимно орто- гальными плоскостями поляризации., . Исходное неполяризованное оптическое излучение можно представить как имеющее две векторные компоненты К и Kj с взаимно ортогональными плоскостями поляризадии . При взаимодействш с акустигшекой волной, имекнцей вектор

К,, компонента 1C, дифрагирует и отклоняется от первоначального направления на угол б . Компонента К распространяется без ийменения направления. На выходе акустооптической ячейки 1 в зоне максимального перекрытия дифрагированного и недифрагированного пупков излучения поворачивают плоскости их поляризации на 90 с помощью полуволновой пластины 5. Для этого пластину 5 ориентируют вокруг собственной оси так, чтобы ее кристаллографические направления п, и Hj составляли угол 45 с плоское- тями поляризации вышедших из ячейки 1 пучков оптического излучения. Далее оба пучка направляют в акустоопти- ческую ячейку 3, где распространяется акустическая волна с параметрами (поляризацией, ai-тлитудой, частотой апертурой), аналогичными параметрам акустической волны, распространяющейся в ячейки 1. В ячейке 3 пр.оис ходит анизотропная дифракция Той час- ти оптического излучения, которая не продифрагировала на акустической волне в ячейке 1, так. как поляризация этой части излучения после поворота на 90 с помощью полуволновой пласти- ны 5 соответствует условию Брэгговс- кого синхронизма с акустической волной. В результате дифракции эта часть излучения отклоняется от первоначального направления на угол 0 , в то

время как часть оптического излучения

рродифрагировавшая на акустической :волне в ячейке 1, проходит через акус тооптическую ячейку 3 без изменения своих параметров. При взаимодействии с акустической волной, имеющий вектор Kj , излучение с вектором К диф- -рагирует и отклоняется на угол б j при этом плоскость его поляризации поворачивается на 90. Вектор К со- ответствует этой части опт1гческого излучения на выходе второй акустооптической ячейки 3. Излучение с вектором Kjj распространяется без изме- н ения направлени и поляризации. Поскольку акустооптические ячейки

идентичны одна другой и орнентирова- кы одинаково, а возбуждаемые в них акустические волны имеют одни и те же параметры и распространяются параллельно, углы дифракции в оптического излучения на первой и второй акустических волнах равны. Поэтому на выходе акустооптической ячейки 3 пучки излучения с векторами К и К складьгеаются с образованием одного пучка неполярйзованнрго оптического излучения 7, распространяющегося под углом б к направлению распространени первоначального излучения 8.

Управление поляризованным излучением осуществляется аналогичным образом. Способ обеспечивает эффективность дифракции приблизительно 100% для излучения с любой неопределенной во времени поляризацией, а также для неполяризованного излучения при сохранении всех преимуществ анизотропной дифракции.

Формула изобретения

Способ управления оптическим излучением, включающий направление оптического излучения в анизотропную акустооптическую ячейку, в которой возбуждают акустическую волну, распространяющуюся под углом Брэгга к направлению распространения оптического излучения, о тличающий с я тем, что, с целью обеспечения поляризационной нечувствительности способа и уменьшения потерь оптического излучения, изменяют на 90 ориентацию плоскостей поляризации дифрагированного и недифрагированного пучков на выходе акустооптической ячейки, направляют оба пучка во вторую анизотропную ячейку, аналогичную первой, и возбуждают во второй ячейке акустическую волну, распространяющуюся в направлении, совпадающем с направлением акустической волны в первой ячейке, к имеющую одинаковые с ней амплитуду, частоту, поляризацию и апертуру.

8

Фиг. I

Изобретение относится к акустог оптике и мож§т быть использовано для отклонения, модуляции и сдвига частоты оптического излучения. Целью изобретения является обеспечение поляризагшонной нечувствительности способа и уменьшение потерь оптического излучения. При реализации способа осуществляют анизотропн то Брэгговскую дифракцию неполяризованного оптического излучения иа первой акустической волне, поворачивают на 90 плоскости поляризации продифрагированной и нет продифрагированной частей оптического излучения, осуществляют анизотропную Бругговскую дифракщ1ю непродифрагиро- ванной части оптического излучения на второй акустической волне, имеющей параметры, аналогичные параметрам г первой акустической волны и распространяющейся в одном с ней направлении. Углы дифракции излучения на первой и второй акустических волнах устанавливают одинаковыми. 2 ил. с S (Л со INO СО 4 1чиЛ со

в.

П 0 ffe Фиг, 2

Составитепь В„Плотников

Редактор Л.Курасова Техред. И.Пог5овйч

Заказ2822/ДСП Тщэаж 364Подписное

ВНГОетИ Гбсударстаекного коьштета СССР

по делам изобретений и открытий 113П35р Москва Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Прои9водств.екно-полиграф№1еское предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Корректор Г.Решетник