Способ коррекции угла брэгга в ультразвуковых дефлекторах светового луча Советский патент 1980 года по МПК G02F1/33 

полная коррекция угла Брэгга лри анизотропной дифракции света. Однако известный способ не позволяет применять его в тех дефлекторах, активная среда которых имеет малый электрооптический коэффициент или же вообще не обладает электрооптаческими свойствами, как lianpHMep кристалл молибдата свинца; и не обеспечивает кор,реакцнйугла Брэгга в широком диапазоне часТбт ультразвука, что связано с ограниченной электропрочностью кристаллов. Эти недостатки приводят к тому, что извест ное устройство обладает малой разрешающей способностью. . Цель изобретения - увеличение разрешающе способности ультразвуковых дефлекторов. Поставленная цель достигается тем, что в известном сканирующем устройстве изменение показателей преломления активной среды дефлек тора осуществляется путем перестройки длины волны сканируемого светового луча по квадратичному закону, синхронно с изменением час тоты ультразвука. Необходимое для коррекции угла БрэГга изменение показателей преломления происходит за счет дисперсии двулученреломления среды дефлекторов. На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 и фиг. 3 - графики работы устройства. Устройство содержит ОКГ 1 с перестраиваемой частотой, акустическую среду 2, генератор 3 ультразвуковых колебаний, блок 4 для синхронизации изменения частоты ультразвуковых колебаний с изменением длины волны излучения лазера. Луч света от лазера с перестраиваемой частотой падает на акусто-оптическую ячейку. Направление входа светового луча задается углом в, определяемым из выражения Vv2 , - п). Sine i 2v ff (I

угол, образованйый осью световое в го луча перед входом в ячейку с фронтом распространяющейся по кристаллу звуковой волны;

X длина световой волны в вакууме; скорость ультразвука;

V - частота ультразвука;;

f показатель преломления монокри {ИП, сталла соответственно для входящего и отклоненного луча.

Для увеличения диапазона отклоненияпучка сканирование обычно осуществляется вблизи частоты,

fo (i d)

АО

для которой угол в является мини 1альным углом Брэгга

где W - ширина све.тового пучка.

Известно, что разрешение дефлектора, в котором коррекция осуществляется за счет использования расходимости ультразвукового пучка, определяется выражением

N 2,7 W V хое

гдз -. длина проходимого светом пути в акустическом поле.

Эффективность предложенного способа коррекции угла Брэгга, по сравнению со способом за счет расходимости пучка, дается величиной отношения (6) к (7). При изменении частоты управляющих акустических колеба1тй на величину Af f - fo происходит сканирование светового луча на угол Дб Af. Чтобы удовлетворить условию Брэгга в широкой полосе Af при фиксированном угле падения (2), нужно менять разность показателей преломления Дп Пл-П: с изменением частоты ультразвука; соглаою (1), по квадратичному закону л ° (f - ) Дп - . В предлагаемом способе это достигается применением излучения лазеров с перестраиваемой по спектру длиной волны. Изменение длины волны сканируемого пучка на ДЛ X. - XQ приводит к изменению показателей преломления монокристалла на величину Дп аДХ, (4) где а - (п-j - П: )/Л-/о - коэффициент dX дисперсии двулучепреломления на длине волны Поэтому, согласно (3) и (4), дпину волны X излучения ОКГ нужно перестраивать синхронно с изменением частоты ультразвука по квадратичному закону xg ---- (f X Хо + причем для отрицательного коэффициента дисперсии длину волны лазера нужно увеличивать, а для положительного - уменьшать. Разрешение дефлектора с коррекцией угла Брэгга предложенным способом дается выражеNKN, ,рЖГ N« Ло по сравнению же со способом электрического управления углом Брэгга - отношением NK /1Ж эл I d где г - эффективный электрооптический коэффициент; Е - напряженность электрического поля. Вьшгрыш в разрешающей способности при коррекции угла Брэгга способом перестройки частоты иллюстрируется графиками на фиг. 2 и фиг. 3 для дефлекторов на молибдате свинца и ниобате лития. Из графиков следует, что эффективность способа существенно зависит от длины волны лазера и максимально оказьшается при приближении к полосе поглощения, вбл зи которой дисперсия двулучепреломления наиболее заметна. Использование предлагаемого способа позво ляет существенноповысить разрещаю1цую способность и применять его в тех дефлекторах, активные среды которьгх не обладают электрооптическим эффектом. Так, пересгоойка длины волны ОКГ в пределах ДХ 10 А позволяет увеличить разрешение дефлектора на молибдате свинца в N1200 -- Л14 раз по сравнению NP880 с разрещением такого же дефлектора, основанном на применении расходящихся акустических пучков. Чтобы получить такое разращение за счет расходимости акустического пучка нужно в 14 раз увеличить апертуру светового луча, что приведет к ухудшению во столько же раз быстродействия дефлектора, либо в 196 раз уменьшит ширину звукового пучка, но при этом надо в 196 раз увеличить потребляемую устройством акустическую мощности. Предлагаемый способ более эффективен, чем cnocodj электрического управления углом Брэгга даже в таких кристаллах, обладающих большими электроотгическими коэффициентами, как ниоб т лития. Для дефлектора на основе ниобата лития изменение дЛ1шы волны в пределах ДХ 100 А позволяет такое разрешение, как и наложение переменного электрического поля напряженностью 100 кв/см, что технически трудно осуществить. Этот способ особенн.р полезен в тех устройствах, когда наряду с отклонение пучка нужно менять его световую длину. Важным преимуществом предлагаемого способа является также и постоянство интенсивности отклоняемого цучка для всего диапазона сканирования при постоянной мощности ультразвука. Формула изобретения Способ коррекции угла Брэгга в ультразвуковых дефлекторах светового луча, основанный на изменений; показателей преломления активной среды дефлектора, отличающийся тем, что с целью увеличения разрешающей способности коррекцию угла Брэгга осуществляют путем перестройки длины волны сканируемого светового луча по квадратичному закону, синхронно с изменением частоты ультразвука. Источники информации, принятьге во внимание при экспертизе 1.Гордон Е. Обзор по акусто-оптическим, и модулирующим устройствам. Appfc.opt, 1966, V.5, N 10, р. 1629. 2.Корпел А. и др. Исследование акустической системы отклонения и модуляции света для создания ТВ изображения. Appfc.optJ 1966, V.5, N° Ш, р. 1667. 3.Балакший В., Парыгин В. Электрическое управление углом Брэгга в акустических устройствах. Радио1ехника и электроника, 1973, N 1, с. 115 (прототип).

Фив

744422

А

U(

15

|Я

Дш

tJi-tf