Способ отклонения оптического излучения Советский патент 1992 года по МПК G02F1/33 

буждаемых в ячейке, для перестройки углового положения дифрагированного излучения. Недостатком этого способа является ограниченное число разрешенных состояний дифрагированного излучения Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ, заклочающийся в том, что напРавляют когерентное олтическое излучение на расположенные в одной плоскости оптические входы акустооптичес них ячеек, возбуждают в этих ячейках акустические волны на частоте, обеспечивающей заданный угол отклонения дифрагированного оптического излучения на выходе ячеек, и изменяют частоту акустических волн, возбу 1 даемых в ячейках, для перестройки положения дифрагированного излучения. В этом способе частоту акустических воли .Изменяют дискретно, в соответствии со значениями частоты, при которых в акустооптических ячейках устанавлиБЧется режим стоячей -волны, В соответствии с этим перестройка углово го- положен.ия дифрагированного излучения на выходе ячеек также происходит дискретно. Характерной особенностью .этого способа является большое время перестройки углового положения дифрагиро ванного излучения из одного разрешен ного состояния в- другое. Это время определяется, временем установления . в звукопроводе каждой ячейки-режима стоячей волны и равно времени распрос-транения акустической волны от . входного торца звукопровода до противоположного и обратно, пo woжeннo му на добротность акустического резонатораоДругим недостатком известного спо соба является ограниченное число разрешенных состояний оптического излучения на выходе устройства, обу ловленное невозможностью плавной пе рестройки углового положения дифрагированного излучения в рабочем мнтервале углов. Дискретность ки связана- с тем, что режим стоячих волн в звукопроводе определенной дл ны может быть реализован только ни определенных частотах Использование режима стоячей вол приводит также к снижению интенсивности, дифрагированного излучения На выходе устройства. Объясняется это тем, что при работе в режиме стоячей волны в процессе изменения частоты акустических волн,возбуждаемых в ячейке, дифрагированное излучение изменяет свою интенсивность от нуля до максимуа с удвоенной частотой акустической волны. Если при этом принять мгновенное максимальное значение интенсивности дифрагированного излучения. за 100, то за весь период она не превысит 50. Таким образом, к-недостаткам извгстного способа относятся большое время перестройки, ограниченное число разрешенных состояний и низкая интенсивность дифрагированного излученияЦелью изобретения- является сокращение времени перестройки, увеличение числа разрешенных состояний.и повышение интенсивности -дифрагированнего излучения Для этого в способе отклонения оптического излучения, в котором направляют когерентное оптическое излучение на расположенные в одной плоскости оптические входы п акустоопти - ческих ячеек, возбуждают в этих ячейках акустические волны на частоте, обеслечизающей заданный угол отклонения дифрагированного оптического излучения на выходе ячеек, и изменп юг (астоту акустических волн, возбуждаемых в ячейках, для перестройки угпового положения дифрагированного излучения, согласно изобретению, возбу}|{да от указанные акустические волны 3 режиме 6erj/i 5Mx волн, во всех акустооптических ячейках в одном направгении, при этом задают сдвиг фаз й.Ср oKycTHMecKttx волн в соседних акустооптических ячейка; 8 соответствии с соотношением i Hf .f частота акустических волн, возбуждаемых з акустооптическ -гх ячейкам; расстояние меноду входными тор14ами звукопроводов соседних акустооптяческих ячеек| скорость распространения акустическг- х волн в материаг(е звукопроводов акусгооптических ячеек, а частоту f акустических волн изменяют в соответствим с лщбым заданным.

угловым положением дифрагированного излучения в рабочем интервале углов.

На фиг.1 изображено устройство, поясняющее предлагаемый фособ отклонения оптического излучения; нд фиг,2 - б/1ок-р ема устройства реализующего -этот способ.

На фигЛа иллострируется известный способ отклонения оптического излучения 1 с помощью одной акустооптической ячейки 2, имеющей звукопровод с длиной 1. При возбуждении в ячейке 2 бегущей акустической волны на частоте f когерентное оптическое излучение 1, проходящее через звукопровод, претерпевает дифракцию на этой волне и дифрагированное излучение 1 на выходе ячейки 2 отклоняется на угол, определяемый частотой f акустической волны. Изменяя частоту f акустических волн, возбуждаемых в ячейке, можно перестраивать угловое положение дифрагированного излучения, при этом рабочий интервал углов будет определяться рабочим диапазоном Д f изменения частоты акустических волн, а число N разрешенных состояний - соотношением

Д f.

(2)

N

где время пробега волны по апертуре 1 звукопровода. На фиг,16 иллюстрируется способ отклонения оптического излучения с помощью п акустооптических ячеек (для упрощения п 2) 3 и . Акустооптические ячейки 3 и 4 имеют звукопроводы из одного материа,ла и расположены в ряд так, что их оптические входы находятся в одной .плоскости. Длины 1 и 1 . звукопроводов акустооптических ячеек 3 и 4, а также расстояние 1 между концом звукопровода ячейки 3 и входным торцом звукопровода ячейки 4 выбра1о +

1о 1 и

Ч

ны так, что 1о« 1о

Способ осуществляют следующим образом

Когерентное оптическое излучение 1 направляют На оптические входы акустооптических ячеек 3, и возбуждают в последних бегу1чие акустические волны на одной и той же частоте f, распространяющиеся а обеих ячейках в одном направлении. При это сдвиг фаз йф акустических волн, возбуждаемых в ячейках 3 и } задают равным сдвигу )аз, который приобретает гакустическая волна при распространении в непрерывном звукопроводе ячейки 1 (фиг.1,а) между плоскостями Г и П, пространственное положение которых соответствует концу звукопроводэ ячейки 3 и входному торцу звукопровода ячейки i. Этот сдвиг фаз определяется соотношением

АЦ t,

где L - расстояние между входными

5 торцами звукопроводов ячеек 3 и k, Оптическое излучение 1 в процессе прохождения через звукопроводы ячеек 3 и t дифрагирует на акустичес0ких болнах, при этом, благодаря указанному выше выбору сдвига фаз акустических волн, возбуждаемых в ячейках, фазы дифрагированного излучения 1 на выходе каждой ячейки будут сог5ласованы, и оптическое излучение на выходе устройства можно рассматривать как излучение на выходе акустооптической ячейки с непрерывным звукопроводом, в котором распространяется бегущая акустическая волна. Изменяя частоту акустических волн, возбуждаемых в ячейках 3 и , перестраивают угловое положение дифрагированного излучения на выходе ячеек 3, . Рабочий интервал углов опре5деляется рабочим диапазоном Д. f изменения частоты акустических волн как и в описанном выше способе. Однако в данном случае этот диапазон может быть расширен в сторону более

0 высоких частот, т.к. затухание акустических волн, от которого зависит максимальное значение частот, определяется теперь длиной 1(1-2)зву5 копровода одной ячейки З(), которая ч в п раз (в описываемом варианте л в 2 раза) меньше длины 1. При этом размер 1 световой апертуры не изменяется по сравнению со случаем, показанным на фиг,1,а. СледовательOно, число N разрешенных состояний, определяемое соотношением (2), может быть увеличено за счет расширения диапазона частот f. Кроме того, использование п акустооптических ячеек позволяет примерно в п раз повысить скорость перестройки дифрагированнрго излучения из одного углового положения в другое, т.к, эта скорость определяется временем, за которое акустическая волна распространяется в каждой отдельной акустооптической ячейке. Описанный способ отклонения акустического излучения может быть осуществлен с помощью устройства, схематично показанного на фиг.2, Такое устройство содержит три акустооптические ячейки 3,, и 5 (число п ячеек может быть больше трех), каждая изкоторых состоит из оптически проз рачного звукопровола 6 длиной и 1з, соответственно (для упроьнения If 1-2 .-Т-2,) с пьезоэлектрическим преобразователем 7 на входном торце и {юглогителен 8 энергии акусЭтических вoлfi на противоположном торце,, Все ячейки 3, и 5 расположены в ряд так, что их оптические входы 9 находятся в одной плоскости, торцы эвукоп|5оводов 6 с пьезоэлектри ческими преобразователями 7 обращены R -одну сторону. Устройство содержит также генератор 10 высокочастот ных колебаний три делителя частоты 11, 12 и 13 и две линии задержки 1 и 15, причем выход генератора 10 связан с пьезоэлектрическими преобразователями 7 акустооптических ячеек 3, t и 5 через делители частош 11, 12 и 13 соответственно, между входами делителя 12 и выходом генера тора 10 включена линия задержки Il, а между выходом последней и входок делителя 13 включена линия задержки Устройство работает следующим. образом. Когерентное оптическое излучение 1 направляют на оптические входы 9 акустооптических ячеек 3, 5, в которых возбуждают бегу1цие акустические волны на частоте f, распространяющиеся в направлении от пьезоэлектриуески:х преобразователей 7 к поглотителям энергии 8. Лля этого на пьезоэлектрические преобразовате ли 7 подают с выхода генератора 10 высокочастотный сигнал. Генератор Ю вырабатывает электрический сигнал с частотой и может пе-рестрэиваться в диапазоне частот ИД€,.При прохождении сигнала через делители Г1, 12 и 13 происходит уменьшение его частоты до величины f. На пьезоэлек рический преобразователь 7 акустооп тической ячейки 4 сигнал подают со сдвигом фазы / &Cr2rfJ;, где L 1;| + 1д относительно сигнала, подаваемого на преобразователь 7 ячейки 3, Сдвиг фазы осуществляют с помощью линии задержки l.t. Аналогично на преобразователь 7 ячейки 6 сигг нал подают со сдвигом фазы Ac zinyJ;; где L L, 1 относительно сигнала, подаваемого на преобразователь 7 ячейки 5, что осуществляют с помощью линии задержки 15. Поскольку линии задержки 1.и 15 включены между генератором 10 и соответствуошим делите лем частоты 12 и 13, частота сигнала в них равна время задержки Т. каждой линии задержки 14 и 15 устанавливают равным где 1}, время задержки акустической волны в звукопроводе длиной L Оптическое излучение 1 при прохождении через звукопроводы 6 акустооптических ячеек 3, -- и 5 дифрагирует на распространяющихся в них агсустических волнахj при этом дифрагированное излучение отклоняется . на 5гоя. определяемый частотой f акустических волн. Для перестройки углового положения дифрагированного излучения изменяют частоту сигнала, вырабатываемого генератором 10 Время перестройки Т в данном случае определяется временем задержки акустической волны в одной акустооптической ячейке и суммарным временем задержки линий задержки 1 и 15, ив. Увеличивая рабэчую частоту генератора 10, можно обеспечить ST« .-:Таким образом, данный способ обеспечивает я.,, в 1,5 раза больше число

разрешенных состояний и A/ в 3 раза меньше время перестройки оптического излучения из одного углового положения в другое.

Данный способ обеспечивает существенное (примерно в 10 раз) сокращение времени перестройки углового положения оптического излучения из одного разрешенного состояния в другое.

Дополнительным преимуществом способа является отсутствие необходимости высокой стабилизации частоты генератора высокочастотного сигнала и термостабилизации акустооптических ячеек, т.к. режим бегу1цей волны не критичен к стабильности частоты генератора высокочастотного сигнала и к параметрам окружающей среды.

СПОСОБ ОТКЛОНЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, в котором направляют когерентное оптимеское излучение на расположенные в одной плоскости оптические входы п акустооптических ячеек, возбуждают в этих ячейках акустические волны на частоте, обес- .печмвающей заданный угол отклонения дифрагированного оптического излучения на выходе ячеек, и изменяют частоты акустических волн, возбуждаемых в ячейках, отлич/эющийИзобретение относится к устройствам управления оптическим излучением с помо11| ю акустических волн и может быть использовано в системах оптической обработки и передачи информации. Известен способ отклонения оптического излучения путем направления с я тем, что, с целью сокраи1ения времени перестройки, увеличения числа разрешенных состояний и повышения интенсивности дифрагированного излучения, возбуждают указанные акустические волны в режиме 6eryujHx волн во всех акустооптических ячейках в одном направлении, при этом задают сдвиг фаз iq) акустических волн в соседних акустооптических ячейках в соответствии с соотношением L ULpCf) 27f , где f - частота акустических воШ, возбуждаемых в акустооптических ячейках; L - расстояние между входными торцами звукопроводов соседсл них акустооптических ячеек; V - скорость распространения акустических волн в материале звукопроводов акустооптических ячеек, а частоту f акустических волн измею о няют в соответствии с заданным угловым положением дифрагированного «.д излучения в рабочем интервале углов. 00 этого излучения на оптический вход акустооптической ячейки, возбуждения в этой ячейке акустических волн в режиме бегущей волны, на частоте, обеспечивающей заданный угол отклонения дифрагированного оптического излучения на выходе ячейки, и изменение частоты акустических волн, воз

I пг