Акустооптическое устройство для двухкоординатного отклонения оптического луча Советский патент 1993 года по МПК G02F1/33 

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах, требующихуправления пространственным положением света в двух измерениях или в оптико-акустических устройствах для двухкоординатного отклонения луча, в частности в системах оптической памяти, светолокаторах.

Цель изобретения - упрощение конструкции и юстировки устройства.

На чертеже изображена оптическая схема акустического устройства для двухкоординатного отклонения оптического луча.

Устройство содержит последовательно расположенные на одной с лазерным источником света оптической оси разделительное поляризационно-чувствительное зеркало 1 и первый одномерный дефлектор, включающий АОЯ 2 горизонтального сканирования с установленными на ее входе анаморфотной цилиндрической телескопической системой 3, а на выходе отражаю00

о о

4 СО

щим зеркалом 4, которое расположено под углом больше брэгговского к падающему на него лучу и предназначено для возврата отклоненного АОЯ 2 луча света в телескопическую систему 3 в пределах ее поля зрения, но под углом, отличающимся от брэгговского угла АОЯ 2. Устройство содержит скрещенный с первым и разнесенный с ним в пространстве под углом в 90° второй одновременный дефлектор, включающий в себя АОЯ 5 вертикального сканирования, на входе которой установлена анаморфотная цилиндрическая телескопическая система 6, а на выходе - отражающее зеркало 7, расположенное под углом больше брэгговского к падающему лучу и возвращающее отклоненный луч обратно в телескопическую систему 6.

Акустооптические ячейки 2 и 5 выполне- ны из анизотропного материала и обеспечивают нулевой по отношению к фронту звуковой волны угол дифракции и ортогональность падающего и дифрагированного света.

Разделительное поляризационное зеркало 1 сопряжено с первым и вторым дефлекторами условиями закона Брюстрера, а именно: установлено под углом Брюстера к выходному излучению дефлектора и соот- ветственно просветлено покрытиями для входного и выходного пучков света.

Акустооптическое устройство для двух- координатного отклонения оптического луча работает следующим образом. Входной световой пучок от лазерного источника света (условно луч А) проходит без отражения через разделительное поляризационно-чув- ствительное зеркало 1 и попадает в телескопическую систему 3 первого одномерного дефлектора горизонтального сдвига, которая расширяет его сечение в плоскости аку- стооптического взаимодействия (совпадает с плоскостью чертежа) до требуемых размеров, определяемых апертурой АОЯ 2, кото- рая далее осуществляет горизонтальное сканирование светового пучка - в плоскости чертежа - по поверхности отражательного зеркала 4. При этом одновременно за счет анизотропности акустооптического взаимодействия происходит поворот плоскости поляризации светового пучка на 90°. Отражающее зеркало 4 возвращает горизонтально отклоненный пучок в направлении телескопической системы 3 в пределах ее поля зрения, который проходит АОЯ 2 без взаимодействия с ней из-за невыполнения брэгговских условий (отличие поляризации и угла падения). Телескопическая система 3 трансформирует сечение светового пучка,

сканируемого по горизонтали, в исходное. Таким образом, в предлагаемой оптической схеме для трансформации сечения светово: го пучка в одномерном дефлекторе используется одна и та же телескопическая система, установленная на входе АОЯ, а не две, как в прототипе, расположенная на входе и выходе АОЯ. Итак, световой пучок (условно луч А), попав в первый одномерный дефлектор, распространяется по пути BCDELMNPQ и превращается в световой пучок (условно луч А1), сканируемый по горизонтали (в плоскости чертежа) по поверхности разделительного поляризационно-чувстви- тельного зеркала 1. Так как поляризация падающих на разделительное поляризационное-чувствительное зеркало 1 входного (луч А) и выходного /дифрагированного/ из первого дефлектора (луч А) пучков света ортогональна, а поверхность зеркала 1 соответственно просветлена покрытиями для входного и выходного пучков, то выходной пучок отражается от разделительного поля- ризационно-чувствительного зеркала 1 и попадает в скрещенный с первым второй одномерный дефлектор вертикального сканирования, где он претерпевает аналогичные преобразования, что и входной пучок в первом дефлекторе, но только в плоскости, ортогональной чертежу (на рисунке для наглядности эта плоскость совмещена с плоскостью чертежа).

Вышедший из второго одномерного дефлектора световой пучок, ход которого в нем обозначен как В1, С1, D1, Е1, L1, М1, N1, Р1 , Q1, представляет собой пучок света (условно луч Т), который дополнительно сканирован АОЯ 5 по вертикали с одновременным поворотом плоскости поляризации на 90° относительно вошедшего во второй дефлектор пучка света. Этот пучок света (луч Т) (с отклонением по двум координатам) проходит разделительное поляризационно-чувст- вительное зеркало 1 без отражения, так как он поляризован в плоскости рисунка, и, следовательно, покрытие зеркала 1 для него является пропускающим.

Таким образом, выходной пучок (луч Т) сканируется в двух плоскостях, а размеры его поперечного сечения совпадают с параметрами входного (исходного) пучка.

Акустооптическое устройство для двух- координатного отклонения светового луча может быть выполнено на основе так называемого косого среза парателлурита. Анизотропия парателлурита приводит к тому, что угол дифракции равен 0°. Таким образом, если отклоненный АОЯ свет направить обратно в телескопическую систему по пути

падающего пучка, то он не будет взаимодействовать с ультразвуком в АОЯ, поскольку в этом случае не выполняется условие Брэгга (отличие поляризации и угла падения отклоненного пучка).

В качестве разделительного поляриза- ционно-чувствительного зеркала может быть использована пластина изотропного материала, на которую свет падает под углом Брюстера. Для увеличения коэффициента отражения света, поляризованного перпендикулярно плоскости падения, на пластину наносят соответствующее покрытие.

Сравнение предлагаемого изобретения с прототипом показывает, что оно отличается от него простотой конструкции, обусловленной использованием одной и той же телескопической системы в одномерном дефлекторе для трансформации сечения пучка, а следовательно, упрощением юстировки устройства в целом и уменьшением его габаритов.

Формула изобретения Акустооптическое устройство для двух- координатного отклонения оптического луча, состоящее из двух скрещенных

одномерных дефлекторов, включающих каждый акустооптическую ячейку соответственно горизонтального или вертикального сканирования, с установленной на ее входе анаморфотной телескопической системой,

отличающееся . тем, что, с целью упрощения конструкции и упрощения юстировки, в каждый из одномерных дефлекторов, оси которых расположены в пространстве под углом 90°, введено отражающее зеркало, установленное по ходу луча на выходе из акустооптической ячейки и расположенное под углом больше брэггов- ского к падающему на него лучу, при этом каждая акустооптическая ячейка выполнена

из анизотропного материала, а на входе

устройства установлено разделительное

поляризационно- чувствительное зеркало,

. оптически сопряженное с первым и вторым

дефлекторами и установленное под углом

Брюстера к обоим дефлекторам.

Использование: изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано в системах, требующих управления пространственным положением света в двух измерениях (или в оптико-акустических устройствах для двухкоординат- ного отклонения луча), в частности в системах оптической памяти, светолокаторах. Сущность: акустооптическое устройство для двухкоординатного отклонения оптического луча состоит из двух скрещенных одномерных дефлекторов, включающих каждый аку- сторптическую ячейку (АОЯ) соответственно горизонтального или вертикального сканирования с установленной на ее входе анаморфотной телескопической системой. Новым в устройстве является то, что в каждый из одномерных дефлекторов, оси которых разнесены в пространстве под углом 90°, введено отражающее зеркало, установленное на выходе из АОЯ и расположенное под углом больше брэгговского к падающему на него лучу, при этом каждая АОЯ выполнена из анизотропного материала, а на входе устройства установлено разделительное поляризационно-чувствительное зеркало, оптически сопряженное с первым и вторым дефлекторами условиями закона Брюстера. 1 ил. (Л

И

D

С

Ы

О