Устройство для отклонения луча Советский патент 1990 года по МПК G02F1/29 

Изобретение относится к ycrpoi iCT- впм упрлплеиия оптическим излучением и может Рыть использопано в системах оптическоЛ обработки информации.Цель изобретения - увеличение разрешения устройства, расширение диапазона длин 1ЮЛН отклоняемого луча.

На фнг.1 и 2 представлено устройство для отклонения л уча.

Устройстпо выполнено в виде сэндвича, который содержит твердую подложку 1 из сплава с эффектом памяти ( (ЭПФ), например сплава на основе никелида титана, на сжатие-) ;тл- жение п направлении У, компланарном плоскости подложки. На подложку с одной стороны нанесена отражающая дифракционная решетка из упругодеформя- руемого материала 2, например фото- резпста, с зеркальным покрытием 3, например алюминием, штрихи которой перпеццикулярны направлению У, а с другой сторо ы - сиетопоглощающее покрытие

например оксидная пленка.

На фиг.2 подложка 1 одним краем закреплена в обойме 5, а другим через упругий держатель 6 соединена с тен- зодатчиком 7, который электрически связан с блоком 8 согласования. Пос- ледняй элеи:трическим проводником 9 соеди сн с модулятором 10 света,

Устройство работает следующим образом, Упрапляшщее оптическое излучение 11, поглощаемое покрытием , вызьгоает структурный фазовый переход мартенситного типа в материале подложки 1, приводящий к ее сжатию (или растяжению - в зависимости от способа задания рамяти) в направлении У (фиг.1). Вследствие этого деформируется материал 2 дифракилонной решетки, и ее период уменьшается (или увеличивается - н другом случае). Парал- лельш,гй монохроматического ко- герентного 12, дифрагируя на отражательной дифракционной решетке, меняет угол дифракции в соответствии с изменением периода решетки, причем рабочим является луч, отклонившийся в направлении первого дифракционного максимума. Таким образом, в зависимости от интенсивности управляющего оптического излучения происходит сканирование дифрагированного луча 13 по углу. Аналогично прототипу осуществляется термостатирование устройства. Дополн)1те.аьная стабилиза1щя углового положения светового луча

0

5

35

Q

п /с

50

осуществляется за счет включения об- рятной связи между величиной сжатия - растяжения подложки и интенсивностью управляющего излучения и реализуется следующим образом. Изменение периода дифракционной рететки, которое приводит к изменению углового положения отклоняемого светового луча, сопровождается также перемещением свободного края подложки 1, что через держатель 6 (фиг.2) с помощью тензодат- чяка 7, например механотрона, и блока 8 согласования, например, источника постоя 1ного тока и дифференциальный усилитель вырабатывает управляющий электрический сигнал, посыпаемый через проводник 9 на модулятор 10, например жидкокристаллический, и компенсирует изменение периода решетки путем изменения интенсивности управляющего оптического излучения.

. Число разрешимТ)1х положений отклоняемого светового луча определяется- выражением

N dLf/U4i,,

где 4 t/ угол сканирования отклоняемого луча-, 1 - расходимость светового пучка

на выходе устройства. Угловое положение 1/ луча, .отклонившегося в направлении первого дифракционного максимума, определяется соотношением

d(sin0- sin Л, i

где d - период отражательной дифракционной решетки;

0 - угол падения монохроматического светового пучка на дифракционную решетку А - длина волны излучения падающего светового пучка. Изменение углового положения отклоняемого луча &(у связанное с изменением периода дифракционной решетки ud, вызванного деформацией подложки под действием управляющего излучения, при фиксированном б имеет следукщий вид:

Л .

d -cosif

Если расходимость светового пучка на выходе устройства 1/ обусловлена только дифракционными эффектами, то

1/ 1,22 л/w, где W - диаметр падающего светового

пучка,

Учитьшая, что dd - (|; d, W - M-d,

N

.

где t - относительное изменение длин подложки и, соответстпеино, периода дифракционной решетки;М - число штрихов дифракционной

решетки,

получаем число разрешимых положений отклоняемого светового луча N в виде

1 ,22 cosif Пример конкретной реализац1 и Подложку иЗготовнпи из ленты сплава TiN i, отражательную решетку - из фоторезиста с напыленным на него алюми нием в качестве отражакпцего покрытия светопоглощающее.покрытие вьтолнили нанесением пленки окиси алюминия, окрашенной в черный цвет. Подложку размером 0 X 10 мм получали из ленты TiNi, которую прокатывали на двадца- тивалконом стане до толщины 50 мкм. Обратимую память формы на сжатие - растяжение величиной 6% подложке придавали либо предварительной направленной пластической деформацией, либо многократным термоциклированием под нагрузкой в интервале температур мартенситногр превращения. Дифракционную решетку получали зкспонировани ем фоторезиста ФП-383 интерференционной картиной, создаваемой двумя пучками He-Cd лазера ( „ - 0,4 i мкм). При этом период решетки

,

/I А, /2п sin.

где п 1,6 - показатель преломления

фоторезиста

ft - угол между интерферен- цирующими лазерными пучками.

В качестле модулятора 10 использовали электрически управляемый ЖК модулятор света, тензодатчик представ15

:

10

. , 25

30

35

40

лял собой механотрон 6MX2R, блок г-о- гласования содержал стандартные источник постоянного тока и диффег - циальный усилитель.

В результате испытания устройства показано, что для решеток, созданных методом оптической голографии, и приведенных вьппе параметров устройст-

ва величина N достигает 2000.

t

Разрешение изготавливаемой решетки составляет лин/мм при использовании методов рентгеновской литографии и при использовании для получения интерференционной картины двух линий рентгеновского синхротронного излучения с разных сегментов орбиты, отличающегося очень хорошей когерентностью. Запись на фоторезист голот граммы позволяет реализовать также более сложные дифракционные и фокусирующие элементы формирования изображений.

II

Формула изобретения

Устройство для отклонения луча, содержащее дифракционную решетку с перестраиваемым периодом, отличающееся тем, что, с целью увеличения разрешения устройства, расширения диапазона длин волн отклоняемого луча, оно вьтолнено в виде сэндвича, содержащего последовательно установленные перед дифракционной решеткой светопоглощающее покрытие, подложку из сплава с эффекто.м памяти формы на сжатие - растяжение в направлении, компланарном плоскости подложки, а дифракционная решетка выполнена из упругодеформируемого материа- ла с отражающим покрытием.

У

Изобретение относится к устрой- ствам управления оптическим излучением и может быть использовано в сис темах оптической обрдботки информации. Цель - увеличение разрешения устройства, расширение диапазона длин волн отклоняемого луча. Устройство для отклонения -луча выполнено в виде сэндвича, содержащего подложку из сплава с эффектом памяти формы, на которую с одной стороны нанесена отражательная дифракционная решетка из упругодеформируемого материала -с на- пыпенным отражающим покрытием, а с другой - светопоглощающее покрытие. Устройство имеет высокое разрешение, простую конструкцию, низкую стой- / мость, расширенный диапазон длин волн отклоняемого луча. 2 ил. / i

/пра6лян)цсе

ГТч

/ 2

Фиг,1

Подаюиц/и /yv

ч /пнломенмыы

ПоЭаюшао

Отк/омем- ныи му