Акустооптический дефлектор Советский патент 1982 года по МПК G02F1/33 

виде периодически чередующихсяслое по меньшей мере двух материалов с различными скоростями звука в них, акустооптическую среду и поглотител ультразвука, формирующий звукопровод выполнен в формепризмы, входная акустическая грань которой скошена относительно границ раздела слоев формирукицего звукопровоАа, и введен дополнительный поглотитель ультразвука, расположенный на боков грани формирукяцего звукопровода. При этом толщина слоев формирующего звукопровода и угол скоса вход ной акустической грани относительно границ раздела слоев определяются с отношением гГ - (Уочи -«-Уway) . - 4 Л- f f arcsin V i +Vmgit SdcA- fo где сГ толщина слоя в форми рующем эвукопроводе; угол скоса входной акустической грани; скорость звука в аку - тооптической среде; V ,v минимальная и максиУ«1И VwQX мальная скорости зву ка в слоях формирующего звукопровода; длина волны света в акустооптической сре де; f - центральная частота пьезопреобразователя Призма формирующего звукопровода может быть выполнена в виде соединенных элементов концентрических цилиндров. На чертеже схеметически изображен один из возможных вариантов кон струкции дефлектора. Акустооптический дефлектор содержит акустооптическую среду 1, на тыльной стороне которой расположен поглотитель ультразвука 2. С акустооптической средой акустически связан многослойный формирующий зву копровод, состоящий из слоев 3-13, к скошенной грани которого прикрепл пьезопреобразователь 14. Скорость звука в слоях 3, 5, 7, 9|, Ни 13 отличается от скорости звука в слоях 4, 6., 8, 10 и 12. Пьезопреобразователь возбуждается генератором электрических колебаний 15. На боко вой грани формирующего звукопровода размещен поглотитель ультразвука 16 Акустооптический дефлектор работ ет, следующим образом. Генератор электрических колебани возбуждает пьезопреобразователь, ко торый излучает в формирующий звукопровод плоскую акустическую волну. Акустическая волна распространяется через формирующий звукопровод, пред ставляющий собой набор периодически чередующихся слоев, имеющих одинаковую толщину и различные скорости звука, и являющийся вследствие этого объемной дифракционной решеткой для распространяющейся в нем акустичесг кой волны. Геометрические размеры слоев формирующего звукопровода и расположение их относительно направления распространения акустической волны выбираются такими, чтобы для акустической волны выполнялись условия брэгговской дифракции на слоистой структуре формирующего звукопровода. Тотацина слоя в формирующем звукопроводе определяется выражением-г (Vyyiin +Vwo)c) t- Л толщина слоя формирующего звукопровода; У.„ - скорость звука в акустооптическом звукопроводе;минимальная и максимальная скорости звука в слоях формирующего звукопровода; длина волны света; f - центральная частота пьезопреобразрвателя. Таким образом, в формирующем звукопроводе происходит брэгговская дифракция ультразвука на периодической слоистой структуре, в результате которой часть ультразвукового пучка.отклоняется от первоначального направления распространения на некоторый угол в , определяемый соотношениемп Vhiin +V mcfx 8(f, Неотклоненнйя часть ультразвукового пучка проходит через формирующий звукопровод и поглощается в поглотителе, расположенном на его боковой грани. Величина угла отклонения ультразвукового пучка определяется частотой ультразвука и, таким образом, обеспечивается сканирование ультразвукового пучка при изменении частоты. Брэгговский тип дифракции ультразвука в формирующем звукопроводе, характеризующийся отсутствием побочных максимумов в диаграмме направленности излучения ультразвука, позволяет ис лючить многократный проход диапазона углов сканирования ультразвукового пучка, имеющий место при работе известного устройства, и тем самым, снять связанные с ним ограничения на широкополое нос ть акустооптического дефлектора. Теперь широкополосность дефлектора определяется

ча зтотной характеристикой пьеэопреобразователя и соблюдением условий брэгговской дифракции ультразвука на слоях формирующего звукопровода. Последнее ограничение можно снять, выполняя призму формирующего звукопровода в виде цилиндрических концентрических слоев. При этом дифракция ультразвука на такой структуре аналогична дифракции света на расходящемся ультразвуковом пучке. Использование формирующего зву1копровода ввиде сложной структура и дополнительного поглотителя ультразвука выгодно отличает акустооптический дефлектор от известного устройства, так как позволяет существенно расширить диапазон его рабочих частот.

Формула изобретения

1. Акустооптический дефлектор, содержащий акустически связанные пьезопреобразователь, формирующий звукопроврд, выполненный в виде периодически чередующихся слоев по меньшей мере двух материалов с различными скоростями звука в них, акустооптическую среду и поглотитель ультразвука, отличающийСЯ тем, что, с целью расширения диапазона рабочих частот дефлектора, формирующий звукопровод выполнен в виде призмы, входная акустическая грань которой скошена относительно границ раздела слоев формирующего звукопровода, и введен дополнительный поглотитель ультразвука, расположенный на боковой грани формирующего звукопровода.

2. Дефлектор по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что толщина слоев формирующего звуколровода и угол скоса ВХОД-НОЙ акустической грани формирующего звукопровода относительно границ раздела слоев определяются соотношениями,

/С Уг. ( +УПЮХ) СЛ4 X, f,

0 - arcsin

с.

толщина слоя в формигде

рующем звукопроводе;

&.

ск угол скоса входной акустической грани;

5

V. скорость звука в акуЭйстооптической среде;

V . ,V минимальная и максиmih vndX мальная скорости звука в слоях формирую0щего звукопровода; X - длина волны света в

акустооптической среде;fg - центральная частота

5

пьезопреобразователя. 3. Дефлектор по п.1, отличаю щ и и с я тем, что призма формирующего звукопровода выполнена в виде соединенных.элементов концентри0ческих цилиндров.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Балодис Ю.Н. Акустическое сканирование лазерного излучение. Обзоры по электронной технике.Сер.Электровакуумные и газоразрядные приборы вып.З (26). М., ЦЕНИ Электроника , 1972, с.18.

. 2. Авторское свидетельство СССР 0 630603, кл. G 02 F 1/33, 1979.

7 S 3 10 И /2

x

L/