Акустооптический дефлектор Советский патент 1977 года по МПК G02F1/33 

1

Изобретение отнсжится к технике управления оптическим излучением и может быть использовано при создании ультразвуковых огклоняюших устройств.

Одним из основных параметров акустоог - 5 тических дефлекторов является рабочая полоса частот, которая iопределяет- разрешающую способность дефлектора.

Известен акустооптический дефлектор, содержащий звукопровод и пьезопреобразово- ю тель, в котором высокое разрешение достигается за счет определенного выбора параметров светового пучка ij . Его параметры должны быть связаны с расходимостью ультразвукового пучка, которая зависит от частоты.|5

Известен также акустооптический дефлектор, в котором используется фазированная решетка из пьезопреобразователей для осушестБлешш качания фронта акустической волны 2 . На каждый пьезопреобразоаатель 20 подаюгся сигналы одинаковой амплитуды, сдвинутые по фазе на каждом элементе решетки на постоянную величину, зависящую от частоты сш-иала. Однако управлять такой решет кой пьезоиреоОразователей довольно сложно. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности явпзйП я дефлектор с упраляемым ультразвуковь.; лучом, содержадшй звукопровод со ступенчыой,торцовой гранью, на который расположена решетка пьезопреобразователей з . В этом устройстве преобразовательные эдементы расположены на звукопроводе в разных плоскостях. Высоту ступеней выбирают так, чтобы при средней частоте фронт ультразвуковой волны был параллелен плоскостям, в которых расположены пьезопре(бразователи. ,Г1ри фазовом сдвиге на 18О это достигается высотой ступеней Ло/2, где АО - средняя длина волны ультразвука в рабочем диапазоне частот.

Это устройство имеет ряд недостатков. Во-первых, высота ступенек на образце акуот-ооптического материала сравнима с длиной используемых ультразвуковых волн, т.е. составляет десятки микрон и менее. Получение ряда ступенек такой высоты на одном образц и соединение элементов преобразователя с их последующий обработкой представляет чрезвычайно сложную технологическую . Во-вторых, для выполнении дефлектора

необходимы образцы акустооптического материала значительных размеров, поскольку эффективность дефлектора пропорциональна общей длине преобразователя. Однако технология попучения многих акустооптических материалов больших размеров весьма слож на.

Цель изобретения - упрощение технологии его изготовления

Достигается это тем, что звукопровод

дефлектора выполнен секционированным, состоящим из нескольких идентичных звукопро водов,41оследовательно1 соединенных между собой оптическими рабочими гранями, каж дый из которых содержит один пьезопреобразо ватель, причем указанные звукопроводы сдвнр нуты по высоте друг относительно, друга на

Ло/2, где AQ - средняя длина волны ульт развука в рабочем диапазоне частот. Звукопроводы могут быть срединенм между собой посредством оптически прозрачного клея.

На чертеже дана схема акустооптического дефлектора.

На ней изображены отдельные элементы решетки шьезопреобразователей 1, секции 2 звукопровода, оптически прозрачная связка

3Управление ультразвуковым (УЗ)-лучом

при использовании мвогоэлементного преобразователя возможно только благодаря интерференции ультразвуковых пучков, излучаемых отдельными элементами преобразователя. Таким образом, для осуществления известных устройств управления УЗ-лучом необходимо наложение отдельных УЗ-пучков в общей ереде раСпрсхЗтранёния, поскольку только при суперпозиции отдельных пучков возможна их интерференция.

Однако, как было установлено, при последовательном взаимодействии оптического луча с отдельными УЗ-пучками происходит сложение .отдельных) дифрагирующих оптических пучков и ихинтерфер;енция. При этом фаза оптических пучков определяется фазой отдельных УЭ-пучков, Изменяя сдвиг фазы между отдельными У пучками, можно получить такую интерференцию дифрагирующих оптических пучков, которая обеспечивает максимальгную результирующую интенсивнрсть в направлении брагговской .дифракции. Изменение фазы автоматически достигается при изменении частоты УЗ в случае многоэлементного ступенчатого преобразователя. В результате достигается максимальная эффективность акуогооптического взаимодействия в такой же полос5 часто-г, как к в случае обшей среды распространения отдельных УЗ-пучков.

Согласно изобретению изготовленные отдельно секции 2 звукопровода, каждая иа которых содержит свой пьезопреобразователь 1, соединены между собой рабочими оптическ№ ми гранями через оптически прозрачную связку 3,. При этом секции 2 расположены так, чтобы элементы преобразователя 1 располагались в разных .плоскостях, обеспечивая при этом заданное расстояние между плоскостями. Установка отдельных блоков так, что элeмel ты преобразователя располагаются в различных плоскостях,позволяет избежать сложной технологии получения ступенек на одном о&разце акустооптического материала, что связано с высокоточной механической обра боткой, т.е. тем самым упрощается технология изготовления дефлектора. Кроме того, использование отдельных блоков акустооптичеокого материала допускает применение обраэцов небольших размеров, что исключает технологические .трудности получения больших образцов. При появлении дополнительных от ражающих поверхностей возникают потери oiiтической энергии, которые устраняются за счет просветляющей иммерсионной склейки.

Формула изобретения

1,Акустооптический дефлектор с управляемым ультразвуковым лучом, содержащий звукопровод со ступенчатой торцовойгранью, на которой расположена решетка пьезопрео&разователей, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии его и; готовления, звукопровод выполнен секционированным, состоящим из нескольких идентичных звукопроводов, последовательно соединенных между собой оптическими рабочими гранями, каждый из которых содержит один пьезопреобразователь, причем указанные звукопроводы сдвинуты по высоте друг относительно друга на АО /2, где Л, - средняя .длина волны ультразвука в рабочем диапазоне частот,

2.Дефлектор по п.1, отл ичаю - щ и и с я .тем, что звукопроводы соединены между собой посредством оптически про рачного клея.

Источники информации, принятые во ,вним ние при экспертизе;

1.Балакший В. И. и др.. Оптико-акустический дефлектор с большой разрешающей спе собностью, Радиотехника и электрокика, 1970, 15, N9 11, с. 2353-2360.

2.Патент США № 3531184, кл. 350161, 1970.

3.Патент США № 3869197, кл. ЗбО161, 1975.