СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ ЗВУКА СВЕТОМ Советский патент 1973 года по МПК G02F2/00 

1

Изобретелие относится к области акустоэлектроиики и найти применение в системах для обработки инфор.мации.

Известен сиособ мод}ляции звука свето.г, основанный на изменении комилексного уирурого модуля фоточ Бствительиого иьезополуироводникового кристалла нод воздействие:м света. Использ)емый при реализации известного способа звукопровод имеет относительно гизкую добротность, что вызывает малую эффективноеть системы н в значнтельной .мере затрудняет обратное преобразование - днфракцию света на звуке.

Для увелнчеиия нлотности звуковой энергии и доли света, дифрашрованной в звуконроводе, изготовленном нз материала с малы.м затуханием звука и большой фотоупругой поетоянной предлагается способ, по которому зате.мняют кристалл тыльной нагрузки, излучателем, питаемым в режиме непрерывной генерации, возбуждают стоячую звуковую волну в звукопроводе н освещают кристалл тыльной нагрузки модулируемым световым нотоком, генерирующим электроны в зоне проводимости кристалла.

На чертеже схематически представлен один из возможных вариаитов устройства реализующего предлагаемый способ.

Устройство состоит из звукопровода /, излучателя, которым может служить, например.

гьезонластина 2, высо очаст()тного генератора о, тыльной нагрузкн 4 пьезопластнны, нс10чн1П а света 5, светонепрон щаелЮ1о диска 6 с отверстиями и э.чектромотора 7.

Тыльная на1р}зка выполнена нз фоточувствительного н езонол нроводн1п ового кристалла, например из CdS. При этом звукопровод выполняют нз iaтepнaлa с малым затуханием звука в нем, например нз АЬОз, LiNbOs.

Между звукопроводо /, излучающей пьезопластиной 2 п ее тыльной нагрузкой 4 п скле1 1кой создан акустически1 контакт. При этом излучающая пьезонластнна 2 и кристалл тыльной нагрузкн 4 орпентнрованы одна отноентельно другого так, чтобы направление механических колебаинй в кристалле тыльной нагрузки / совпадало с панравленнем, в котором акустнческая волна ньезоактнвна, например с направлением гексагональной оси в CdS. Звуковые гранн звукопровода /, пьезопластпны 2 и тыльной нагрузки 4 выведены на плосконараллельность и отполнрованы так, чтобы нерекос в системе не превышал малых долей длины звуковой волны. Длина звукопровода / составляет 100-1-1000 длин звуковых волн, а длина тыльной нагрузкн 4 выбрана так, чтобы при изменении освещепноетп тыльной нагрузкн 4 от минимальной до л/акснмальной ее акустический импенда щ изменялся на величину .

PIsBecTHO, что полуволгювая пьезопластииа 2 наиболее эффективно излучает звук в звукопровод 1, если акустическая длина ее тыльной нагрузки 4 равна целому числу нолуволн. FlanpoTHB, при акустической длине тыльной нагрузки -/, составляющей нечетное число четвертей длин волн, нялученне звука в звукопровод / не происходит. При освещенин тыльной нагрузки 4 ньезон.частнны 2 светом изменяется комнлексный модуль унругости иьезокристалла за счет его фотоэлектрических свойств. Причем нри нереходе от затемнен 1ого к освещенному состоянию относительное измененне модуля унругости составляет величину порядка квадрата коэффициента электромеханической связи кристалла тыльной нагрузкн 4. Наиример, для CdS эта величина составляет 1-2%. Поэтому, если выбрать длину кристалла тыльной нагрузки 4 из CdS, равной 50-100 длинам звуковых волн, то ири переходе от затемненного к освещенному состоянию можно получить существенное изменение акустического импенданца тыльной нагрузки 4, а следовательно и эффективности излучения звука и звукопровод /.

Устройство, реализующее сиособ, работает следующим образом.

В звукопроводе / ири номощи ньезонластины 2, питаемой в непрерывной генерацни от генератора 3, на одной нз резонансных частот системы нри затемненной тыльной нагрузке 4 возбуждают стоячую звуковую волну. Затем кристалл тыльной нагрузки 4 освещают светом, генерирующим электроны в зоне проводимости кристалла, от источника 5, нричем

освещенность кристалла модулируется диском 6 из светонепроницаемого материала с отверстиями, приводимого во вращение электромотором 7. За счет пьезополунроводниковых свойств тыльной нагрузки 4 в моменты освещения изменяется ее акустический импенданц, что в свою очередь, вызывает изменение амнл ггуды звуковой волны, возбуждаемой пьезонзлучателем в звукопроводе /, т. е. осуществляется модуляции звука светом.

Предлагаемый сиособ обладает более высокой чувствительностью при модуляции звука светом, а при выборе в качестве звукопровода / материала пе только с большой акустической добротпостью, но и с большим фотоунругим коэффициентом, например LiNbOs, позволяет значительно эффективнее осуществлять одновременно и обратное преобразование - дифракцию света на звуке.

Предмет изобретения

Способ модуляции звука светом, основанный на изменении комплексного упругого модуля фоточувствительного пьезополунроводникового кристалла под воздействием света, отличающийся тем, что, с целью увеличения плотности звуковой энергии и доли света, дифрагированной в звукопроводе, затемняют кристалл тыльной нагрузки, излучателем, питаемым в режиме непрерывной генерации, возбуждают стоячую звуковую волну в звукопроводе и освещают кристалл тыльной нагрузки модулируемым световым потоком, генерирующим электроны в зоне проводимости кристалла.

7