Акусто-оптический фильтр Советский патент 1976 года по МПК G02F1/11 

1

Изобретение относится к области приборостроения, в частности, к оптическим системам и приборам и предназначено для выделения узкого спектрального участка оптического излучения с электронной перестройкой основной длины волны.

Известны устройства, в которых с целью частотной фильтрации оптического излучения используется акусто-оптическое взаимодействие. Эти устройства основаны на анизотропной брэгговской дифракции света на ультразвуке при их коллинеарном взаимодействии и носят название акусто-оптических фильтров (АОФ). В АОФ используются как бегущая, так и стоячая ультразвуковые волны. В последнем случае фильтр в принципе не может пропустить более 50% падающего света в полосе пропускания, а кроме того, при перестройке фильтра по частоте возникают всплески и провалы интенсивности выходящего луча света, связанные с акустическими частотами резонанса в звукопроводе. Поэтому преимущественное использование находят АОФ, основанные на коллинеарном взаимодействии луча света с бегущей ультразвуковой волной.

Так, например, известен АОФ, содержащий звукопровод из анизотропного кристалла с пьезопреобразователем, входной поляризатор и выходной анализатор, в котором оптический луч взаимодействует с бегущей ультразвуковой волной. В этом устройстве длина взаимодействия света и ультразвука pi. ограничена размерами звукопровода. Параметр сХ. определяет основные характеристики АОФ, так как потребляемая фильтром мощность пропорциональна 1/ L , а его полоса пропускания пропорциональна1/Ь Отсюда следует, что с увеличением L уменьщается энергоемкость устройства при одновременном улучщении такого важного технического параметра, как полоса пропускания АОФ.

Однако в указанной конструкции увеличение L возможно лишь при увеличении размеров звукопровода. Это удорожает стоимость устройства, так как применяемые в АОФ материалы являются дорогостоящими кристаллами, и делает прибор громоздким.

Кроме того, такое увеличение размеров звукопровода не всегда возможно, так как технология выращивания многих кристаллов не позволяет в настоящее время получать звукопроводы достаточных размеров. Вследствие указанных причин в известном фильтре при ограниченных значениях L используют больщие мощности, т.е. увеличивают энергоемкость устройства, что является его главным недостатком.

Целью изобретения является уменьшение потребляемой энергии при одновременном сужении полосы пропускания.

Эта цель достигается тем, что звукопровод выполнен в виде усеченного клина, на поверхности которого в местах отражения ультразвукового пучка нанесены тонкопленочные зеркала.

На чертеже приведен общий вид предлагаемого устройства.

Устройство состоит из звукопровода 1, на который нанесены пьезопреобразователь 2 и тонкопленочные оптические зеркала 3, которые расположены в местах отражения ультразвукового пучка, входного поляризатора 4 и выходного анализатора 5.

Устройство работает следующим образом. С помощью пьезопреобразователя 2 в звукопроводе 1 создается ультразвуковой пучок испытывающий отражения от граней звукопровода. Пропуская луч света через поляризатор 4, его поляризуют и направляют в звукопровод коллинеарно ультразвуковому пучку, так что отражение света от тонкопленочных зеркал 3 на гранях звукопровода

происходят в тех же участках поверхности, где отражается ультразвук. Поляризованный свет, испытавщий в результате коллинеарного акусто-оптического взаимодействия поворот плоскости поляризации на 90°, проходит через анализатор 5, при этом задерживается непровзаимодействовавшая часть света.

При работе предлагаем ого АОФ длина акусто-оптического взаимодействия определяется как размерами звукопровода, так и числом совместных отражений света и ультразвука. Уже при одном совместном, отражении L увеличивается вдвое по сравнению с известным устройством, что позволяет соответственно вчетверо уменьшить потребляемую ультразвуковую мощность. Очевидно, что беспредельное увеличение L ограничено допустимыми потерями света при многократном отражении от зеркал, а также затуханием ультразвука в материале звукопровода.

Формула изобретения

Акусто-оптический фильтр, содержащий звукопровод из анизотропного кристалла с пьезоцреобразователем, входной поляризатор и выходной анализатор, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребляемой энергии при одновременном сужении полосы пропускания, звукопровод выполнен в виде усеченного клина, на поверхности которого в местах отражения ультразвукового пучка нанесены тонкопленочные зеркала.

УЗ пучок