1tom - 0357.htm
42
С
О О
и
48
Применение в АОЯ двулученреломляющих материалов позволяет существенно улучшить характеристики дефлекторов, С этой целью используется анизотропная дифракция свота вблизи мшшм. значения угла Брэгга 0└^п. При падении света на звуковой пучок под углом 0min небольшая расходимость звукового пучка обеспечивает выполнение условия Брэгга для достаточно широкого диапазона акустич. частот, а следовательно, и значит, интервал углов отклонения дифрагированного света. Это позволяет пользоваться широким акустич. лучком, что снижает аку-сткч. мощность, необходимую для получения высокой эффективности дифракции г], и да╦т значит, выигрыш в разрешении по сравнению с дефлекторами, в к-рых используются изотропные материалы. Однако рабочие частоты таких приборов лежат обычно в гигагерцевом диапазоне.
Управлять дифрагированным лучом можно используя т, н, фазированную реш╦тку излучателей ≈ ступенчатую систему сдвинутых по фазе преобразователей, параметры к-рой подбираются таким образом, чтобы фронт волны, отвечающей центр, частоте полосы пропускания, был параллелен плоскости отд. преобразователя, а при изменении частот фронт поворачивался бы так, чтобы компенсировать соответствующее приращение угла Брэгга, Этот способ возбуждения звука позволяет в неск, раз увеличить полосу пропускания и разрешающую способность дефлекторов.
Существуют акустооггтич. дефлекторы, осуществляющие двухкоординатнос отклонение светового луча. В ;>том случае используются два скрещенных одномерных дефлектора, к-рыо могут быть совмещены в одной акустооптич. ячейке, если в ней возбуждаются акустич. волны в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Совр. дефлекторы позволяют получать 1C3≈1C4 разрешимых элементов со временем перехода от одного элемента к другому порядка 10~6≈10~7 с. Доля отклоненного света достигает неск. десятков процентов при потребляемой акустич. мощности 0,1 ≈ 1 Вт.
В устройствах, основанных на акустооптич. рефракции, отклонение светового луча осуществляется в результате искривления его пути при прохождении через среду, в к-рой стоячей или бегущей звуковой волной созда╦тся неоднородная деформация. Такие устройства представляют собой относительно низкочастотные приборы (/^0,5 МГц), осуществляющие разв╦ртку светового пучка по синусоидальному закону. Кпд рефракц. устройств мал, т. к. лишь ничтожная часть звуковой анергии, заключ╦нной в объ╦ме АОЯ, расходуется па отклонение светового луча.
Акустооптич. модуляторы ≈ приборы, управляющие интенсивностью световых пучков на основе перераспределения световой энергии между проходящим и дифрагированным енотом. Обычно используется модуляция дифрагированного света, т. к. 100%-ная модуляция проходящего излучения требует значит, акустич. мощностей. Акустооптич. модулятор представляет собой АОЯ, в к-poii распространяется амплитудно-модулир. звуковая волна. Падающий на АОЯ свет частично дифрагирует, и отклон╦нный луч принимается фотопри╦мным устройством, В модуляторах используется как брэгговская дифракция, так и дифракция Рамана ≈ Ната. Быстродействие модулятора определяется временем прохождения звукового сигнала через поперечное сеченле свотового пучка и оказывается ~ 10~б≈10~7 с. Акустооптич. модуляторы при макс, простоте конструкций позволяют осуществлять такие сложные операции, как параллельная обработка информации в акустооптич. процессорах.
Акустооптич. фильтры ≈ устройства, позволяющие выделить из широкого спектра оптич. излучения достаточно узкий интервал длин световых волн, удовлетворяющих условию Б рыта. Изменяя
Поглотитель
частоту звука, можно выделяемый интервал перемещать по оптич. спектру в широких пределах.
Как правило, в акустоонтич. фильтрах используется анизотропная дифракция в двулучепреломляю-щих кристаллах (рис. 2). На АОЯ 1 падает плоскополяризованный свет, степень поляризации к-рого контролируется поляризатором 2. В АОЯ в результате анизотропной брэгговской дифракции в узком спектральном интервале возникает оптич. излучение другой поляризации. Наличие а его определяется анализатором 3. Монохроматич. звук созда╦тся электроаку-стич. преобразователем 4. Эффективность фильтров увеличивается с ростом длины взаимодействия све- рис 2 схемы акустооптичсски та со звуком Jc, поэтому в фильтров на основе нпллиме-них используется, как пра- арной (а) и ясно л линеарной (б) Вило, коллинеарная диф- дифракций. ракция, при к-рой направления распространения света и звука совпадают (рис. 2, а), хотя известны акустооптич. фильтры и с неколли-неарными взаимодействиями (рис. 2, 6). Ширина полосы пропускания фильтра ДЯ,└ (где A,ft ≈ длина волны света в вакууме) определяется спектральной шириной излучения, возникающего в результате брэгговской дн-
J.2
фракции. Для коллинеарной дифракции
2\\nt ≈
где пц ≈ показатель преломления падающего света, п^ ≈ дифрагированного. В реальных устройствах ширина полосы пропускания зависит, кроме того, от расходимости как светового, так и акустич. пучков и спектрального состава акустич. сигнала. Величина АЯ0 существенно зависит от выбора участка эл.-магн. спектра; в видимом диапазоне для срвр. акустооптич. фильтров она ire превышает неск. А.. Эффективности имеющихся фильтров составляют 50≈100% при интенсивности, звука /ак ~ 1 Вт/см2 и X ~ неск. см. Диапазон оптич. перестройки определяется шириной полосы частот злектроакустич. преобразователя и частотной зависимостью поглощения УЗ. Как правило, он достаточен для перекрытия всего оптич. диапазона.
Акустооптич. устройства используются как для внеш. управления световым лучом, так и для управления процессом генерации и параметрами когеренг-ного излучения внутри оптич. квантового генератора. Помещ╦нная внутри оытич. резонатора АОЯ модулирует его добротность и отклоняет лазерный луч для вывода его из резонатора. Использование акустооптич. фильтров в лазерах с широким спектром генерации позволяет получать узкие линии излучения, перестраиваемые внутри диапазона генерации изменением акустич, частоты. Введение акустач. волны непосредственно в активную среду позволяет осуществлять распредел╦нную обратную связь, при к-рой переотражения светового излучения возникают в результате дифракции его на УЗ-волне, Распредел╦нная обратная связь обеспечивает высокую спектральную селективность и позволяет управлять интенсивностью гевгернр. света, менян эффективность обратной СВЯУИ за счет изменения амплитуды звуковой волны.
Акустооптич. процессоры. Акустооптич. приборы, рассмотренные выше, служат основой для создания устройств обработки СВЧ-сигналов ≈ т. н. процессоров, к-рыо, в отличие от цифровых вычислит, машин, позволяют производить обработку информации в реальном масштабе времени. В акустооптич. процессоре переменный во времени элсктрич, сигнал преобразуется электроакустич. преобразователем в УЗ-волду, к-рая, распространяясь в АОЯ, созда╦т пространственное звуковое изображение сиг-
")
}
