Акустооптический фильтр Советский патент 1990 года по МПК G02F1/11 

1

(21)4171110/31-25

(22)26.12.86

(46) 15.03.90. Бюл. № 10 (72) В.М.Епихин и Ф.Л.Визен

(53)535„8(08808)

(56)Патент США, К 3953107, кл. G 02 F I/ll, I976,

(Уапо Т. et al Acousta optic filter) Chang C. Noncolleneur acousto optic filter with lang angular aperture. Appl. Phys. Lett. 1974, 25, № 7, p. 370-372.

(54)АКУСТООПТИЧЕСККЙ ФИЛЬТР

(57)Изобретение относится к средствам измерения спектральных характеристик оптического излучения и может быть использовано в спектрофотометрии, измерительной технике, лазерной технике, - поляриметрии. Цель изобретения - расширение спектрального диапазона фильт ра при неизменной полосе управляющих частот путем одновременной фильтрации анализируемого излучения на одной ультразвуковой волне в двух спектральных поддиапазонах с перекрытием. Исходное анализируемое излучение, поляризованное входным поляризатором 2, поступает на светоэвукопровод 3, где преломляется на двух входных гранях и далее распространяется в светозвуко- проводе по двум различным входным оптическим осям фильтра, каждая из которых образует соответственно углы 0, и 6гс осью ООП. Для эффективной работы фильтра в широком диапазоне | углов падения света должно выполняться условие оптимального режима фильт- } рации а|К1 /3« 0, и осью 001. 1 з,п.ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к средствам измерения спектральных характеристик оптического излучения и может быть использовано в спектрофотометрии, измерительной технике, лазерной технике, поляриметрии. Цель изобретения - расширение спектрального диапазона фильтра при неизменной полосе управляющих частот путем одновременной фильтрации анализируемого излучения на одной ультразвуковой волне в двух спектральных поддиапазонах с перекрытием. Исходное анализируемое излучение, полиризованное входным полиризатором 2, поступает на светозвукопровод 3, где преломляется на двух входных гранях и далее распространяется в светозвукопроводе по двум различным входным оптическим осям фильтра, каждая из которых образует, соответственно углы Θ₁ и Θ₂ с осью [001]. Для эффективной работы фильтра в широком диапазоне углов падения света должно выполняться условие оптимального режима фильтрации @ [K]/ @ Θ = O, где K - волновой вектор звука, Θ - угол между падающим световым лучом и осью [001].

сл

СП О Јь Од 4Ь

фиш.1

Изобретение относится к средствам змерения спектральных характеристик птического излучения ч может быть использовано в спектрофотометриив из- «- мерительной технике,, лазерной техни- e, поляриметрии

Целью изобретения является расшиение спектрального диапазона фильтра при неизменней полосе управляющих tO частот путем одновременной фильтрации анализируемого излучения на одной ультразвуковой волне в двух спектральных диапазонах с перекрытием

На фиг Л показана схема предла- у 5 (-аемого фильтраj на фиг-1, - векторная иаграмма акустооптического взаимодей- Лтвияо

1 На чертежах приняты следующие обозначения: исходное анализируемое из- 20 учение 1В входной поляризатор 2f еветозвукопровод Зв поглотитель УЗВ ч л выходные поляризаторы 5 и 6„ профильтрованное излучение 7 второго Поддиапазона9 пьезопреобразователь 8, 25 (профильтрованное излучение 9 первого поддиапазона icJ,6Bj К ,АВ - золновые векторы падающего и про дифрагировавшего света и УЗВ lepsoro под- Диапазона соответственно. Kh OD, 1Ю

л -е-

С ОСВ К с CD - волновые вектотэы Задающего и продифрагировавшего

га и УЗВ второго поддиапазона.,

Устройство работает следующим об- разом 35

Анализируемое излучение 1, по.ля-- (ризованное входным пслярчзатором 2а Поступает на светозвуколровод 38 где преломляется на двух вхоцных гранях ч далее распространяется в светозву- 40 опроводе по двум различным входным (Оптическим осям фильтра, каждая из Которых образует соответственно углы 6, и 01 с осью OOi a

Для эффективной работы фильтра в 45 широком диапазоне падения света должно выполняться условие оптимального режима фильтра alKl/Зв 08 где К - волновой вектор,звука; в - угол между падающим световым лучом и о осью ООП.

Условие оптимальной фильтрации означает, что касательные к окружности и эллипсу в точках А, В и С, D должны быть попарно параллельны. Для ,. парателлурита этому условию отвечают два угла 9, и 0г, связанные с углом у наклона вектора К к оси ПО урав- нением„ где 0 - 19° ,

| В результате оптимальной фильтраци излучения, идущего по двум различным осям, через выходные поляризаторы 5 и

6выходит профильтрованное излучение

7и 9 второго и первого спектральных поддиапазонов. Как следует из векторной диаграммы на фиг.1, модули векторов К,АВ и не равны, откуда следует, что на одной частоте УЗВ осуществляется фильтрация в двух различных спектральных поддиапазонах.

Были проведены испытания экспериментального фильтра со следующими параметрами,0: ,4, ,9 ,3, 88,6, полоса частот УЗВ 120-180 МГц, В результате получены два поддиапазона фильтрации 457- 623 нм и 620-916 нм с перекрытием их ДА 3 нм. Полный спектральный диапа- зон фильтра (457-916 нм) в 2,8 раза больше, чем у фильтра-прототипа (457- 623 нм) при той же полосе частот УЗВ (120-180 МГц).

Предлагаемый фильтр позволяет решить и обратную задачу, т.е. сузить полосу частот УЗВ при заданном спектральном диапазоне. Для реализации спектрального диапазона 457-916 нм в фильтре-прототипе полоса частот УЗВ составляет 80,5-180 МГц. Полоса частот предлагаемого фильтра для того же спектрального диапазона составляет 120-180 МГц, что в 1,7 раза меньше, чем у прототипа,, При этом время перестройки фильтра по диапазону также уменьшается в 1,7 раз„

Формула изрбретения

5-15

и составляющей угол с плос- -костью 110, а светозвуковод установлен так, что две входные оптические оси фильтра внутри светозвуковог- да расположены в плоскости 110 под углами О, и 0 к оси 001, причем у 0, и 02 связаны системой уравнения

c °sЈЈrcЈfi( llЈ& 9J.I M iЈ2s9 8Т A(6)sine -sintarctgU tgeTf

(О 4(T.°i.(j ,07ff1) (2)

где 0, , б-}- корни уравнения (1);

91 -мин {в„ вг, f, мшф ,, ftj, AJ-MHH, , ,Ц j ,

4(y,6,f)(e-7) t 1- /1 -4r$Јjr b nce)n0A(e);

(6) ( 2sin16,cos1 9 ); c l/fVn0; I n0/ne,

A, AI границы спектрального диапазона;

f,fa граничные значения частот : управляющего сигнала;

---; f

Я

ЛД - перекрытие поддиапазонов; V - фазовая скорость ультразвуковой ВОЛНЫ} коэффициенты преломления

обыкновенного и необыкновен - ного лучей в парателлури- те соответственно.

входные грани фильтра в плоскости

Ј 1 10 3 под углом «/ к плоскости пьезо- преобразователя и одна из входных граней совмещена с плоскостью пьезопре- образователя, а вторая расположена , под углом /з к ней параллельно кристаллографической оси tllOj, причем углы d и р связаны с углами , 0, и QI формулами

900-arcsinCn(6) cos (вг- у),

30

( +0,-у-arctg

Г sinfr-81+ У) т

1п(0,)-со8 (9,+ -у) J

фиг. 2