Оптични устройства в радиотехниката Ръководство за лабораторна работа, стр. 3

9. Сравнете акустооптичен модулатор със светлинни модулатори, базирани на други физически принципи.

10. Посочете областите на приложение на акустооптични модулатори.

Лаборатория №2

Изследване на акустооптичния дефлектор

Цел на работата.Целта на работата е да се запознаят с устройството, принципа на действие и основните характеристики на акустооптичния дефлектор.

Акустооптични дефлектори като цяло

Решаването на много проблеми на оптичната обработка и съхранение на информация е свързано с необходимостта от пространствено управление на светлинните лъчи, което е необходимо за формиране на изображение в лазерни телевизионни системи, в системи за търсене и проследяване на движещи се обекти, в компютърни оптични памети и др.

Сред всички известни понастоящем отклоняващи устройства, специално място заемат акустооптични дифракционни дефлектори (фиг. 4), които имат висока разделителна способност и добра скорост. Те позволяват както непрекъснато сканиране на лъча по произволен закон, така и дискретно превключване към всяка от разрешимите позиции. Всичко това, заедно с простотата на дизайна и управлението, ниската консумация на енергия, малките размери, осигурява на такива дефлектори най-широко приложение. От всички акустооптични устройства най-подробно са проучени дефлекторите.

Принципът на действие на дифракционните дефлектори се основава на зависимостта на ъгъла на дифракция от честотата на акустичната вълна. При промяна на честотата всички дифракционни максимуми, с изключение на нулевия, се сканират по ъгъла. На практика дефлекторите използват геометрия на взаимодействие, която е близка до ортогоналната ирежимът на дифракция е междинен между режимите на Raman-Nath и Bragg. Ъгълът на сканиране, като правило, не надвишава десет градуса. Следователно е възможно да се използва линейно приближение, от което следва, че ъгълът на сканиране е пропорционален на честотния диапазон

Обикновено първият дифракционен максимум е работният.

устройства

Ориз. Фиг. 4. Принципна схема на еднокоординатен дефлектор: а - изглед отстрани, б - изглед отгоре. 1 – падащ светлинен лъч; 2 - дифракционен лъч; 3 – акустооптична клетка; 4 – пиезоелектричен преобразувател; 5 - абсорбатор; 6 - колиматор; 7 - цилиндрични лещи; 8 - сферична леща; 9 - изходна равнина (екран)

По принцип както Raman-Nat, така и Bragg дифракция могат да се използват за сканиране. Но тъй като дифракцията на Раман-Нат се наблюдава при ниски честоти и диапазонът Dfak за нея обикновено не надвишава няколко десетки мегахерца, в този случай не е възможно да се създаде дефлектор с висока разделителна способност и скорост. В допълнение, големите загуби на светлина са неизбежни в дифракционния дефлектор на Raman-Nat, тъй като не повече от 33% от падащата светлина се изпомпва в работния максимум. Недостатъкът на дифракцията на Брег е нейната ъглова селективност. С дифракцията на Брег може да се постигне разширяване на диапазона на отклонение на лъча чрез използване на дивергентна, а не на плоска звукова вълна. Такава вълна може да се разглежда като набор от плоски вълни, насочени в определен ъглов интервал. За дадена честота на звука ще се наблюдава дифракция върху този компонент на звуковата вълна, за който условието на Брег е изпълнено. Очевидно е, че колкото по-голяма е дивергенцията на звуковата вълна, толкова по-голям е ъгловият интервал, в който светлинният лъч може да бъде отклонен чрез промяна на честотата на звука. В същото време обаче намалявадължината на акустооптичното взаимодействие и за получаване на същия интензитет на дифрактирания лъч е необходимо да се увеличи интензитетът на звуковата вълна.

За да се наблюдава акустооптичният ефект, звукова вълна в кристал се възбужда с помощта на акустоелектричен преобразувател, който представлява пиезоелектрична плоча, прикрепена към кристала. Прилагането на променливо електрическо напрежение към преобразувателя причинява механични трептения на плочата и може да възбуди звукови вълни в кристала в широк честотен диапазон, до десетки гигахерца, които отиват към акустичен абсорбер в противоположния край на кристала (например запълнена епоксидна смола, бисмут-индиева сплав и др.). Понастоящем дефлекторите, работещи в режим на междинна дифракция, имат най-добри характеристики.

Една от най-важните характеристики на сканиращото устройство е броят на разрешимите позиции на светлинния лъчN. За едномерен (еднокоординатен) дефлектор

където j е ъгловата ширина на светлинния лъч на изхода на дефлектора. Друга, но доста адекватна дефиниция наNсъщо се използва като броя на разрешимите светлинни петна, които се побират по линията на сканиране на екрана. Трябва да се подчертае, че броят на разрешимите позиции е по-важна характеристика от ъгъла на сканиране, тъй като Dq може да бъде увеличен или намален чрез пасивни оптични елементи (лещи, призми), ноNняма да се промени в най-добрия случай.

Ако ъгълът j се дължи само на дифракционни ефекти, свързани с крайната ширина на лъчаd,, тогава

тук m е коефициент в зависимост от структурата на лъча и избрания критерий за разделителна способност. Обикновено се използва критерият на Rayleigh и след това за хомогенна правоъгълна греда m = 1.Отбелязваме също, че в телевизията е обичайно разделителната способност да се оценява по броя на черно-белите двойки линии. Всеки разрешим елемент на Rayleigh съответства на една черно-бяла двойка или два реда в телевизионната терминология.

След като заместим (3) и (5) в (4), получаваме

където t=d/Vak е времето на преминаване на акустичната вълна през отвора на светлинния лъч.

Стойността на t определя скоростта на дефлектора, тъй като е невъзможно сканиращият лъч да се премести от една позиция в друга по-бързо от времето, необходимо за установяване на акустична вълна с нова честота върху целия отвор.

Връзката, свързваща двете най-важни характеристики - разделителна способност и скорост, е основната в теорията на дифракционните дефлектори. От това следва, че има два начина за увеличаване на разделителната способност: увеличаване на ширината на светлинния лъчdи разширяване на диапазона Dfac. Първият начин е по-прост, въпреки че е свързан с влошаване на производителността. За разширяване на лъча се използва телескопична система или призми, които се намират на входа на отклоняващата клетка. На изхода на клетката се поставя или друг телескоп, който стеснява лъча светлина, или леща, която фокусира дифрактираното лъчение в петно ​​на екрана.

  • AltGTU 419
  • AltGU 113
  • AMPGU 296
  • ASTU 266
  • BITTU 794
  • BSTU "Voenmekh" 1191
  • BSMU 172
  • BSTU 602
  • BSU 153
  • BSUIR 391
  • БелГУТ 4908
  • BSEU 962
  • БНТУ 1070
  • BTEU PK 689
  • БрСУ 179
  • ВНТУ 119
  • VGUES 426
  • ВлГУ 645
  • VMEDA 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Далия 166
  • VZFEI 245
  • ВятГША 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • GGDSK 171
  • GomGMK 501
  • GSMU 1967
  • GSTU im. Сухой 4467
  • ГСУ им. Скарина 1590г
  • GMA им. Макарова 300
  • ГДПУ 159
  • DalGAU 279
  • DVGGU 134
  • DVGMU 409
  • DVGTU 936
  • DVGUPS 305
  • FEFU 949
  • ДонГТУ 497
  • DITM MNTU 109
  • IVGMA 488
  • IGHTU 130
  • ИжГТУ 143
  • KemGPPC 171
  • KemGU 507
  • KSMTU 269
  • Киров АТ 147
  • KGKSEP 407
  • KGTA им. Дегтярев 174
  • КнАГТУ 2909
  • КрасГАУ 370
  • КрасГМУ 630
  • KSPU им. Астафиева 133
  • KSTU (SFU) 567
  • КГТЕИ (СФУ) 112
  • PDA № 2 177
  • КубГТУ 139
  • КубСУ 107
  • KuzGPA 182
  • КузГТУ 789
  • MSTU им. Носова 367
  • МГУ ги. Сахарова 232
  • IPEC 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • MGIU 1179
  • MGOU 121
  • MGSU 330
  • Московски държавен университет 273
  • МГУКИ 101
  • MGUPI 225
  • MGUPS (MIIT) 636
  • МГУТУ 122
  • MTUCI 179
  • ХАЙ 656
  • TPU 454
  • NRU MPEI 641
  • НМСУ "Горни" 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ "КПИ" 212
  • НУК тях. Макарова 542
  • HB 777
  • NGAVT 362
  • NSAU 411
  • NGASU 817
  • NGMU 665
  • NGPU 214
  • NSTU 4610
  • НГУ 1992г
  • NSUE 499
  • NII 201
  • OmGTU 301
  • OmGUPS 230
  • СПбПК №4 115
  • PGUPS 2489
  • ПСПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюк 119
  • RANEPA 186
  • ROAT MIIT 608
  • RTA 243
  • RSHU 118
  • РГПУ им. Херцен 124
  • РГППУ 142
  • RSSU 162
  • "МАТИ" - РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • REU ги. Плеханов 122
  • РГАТУ им. Соловьова 219
  • RyazGMU 125
  • RGRTU 666
  • SamGTU 130
  • СПбГАСУ 318
  • INGECON 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Киров 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 147
  • SPbGPU 1598
  • СПбГТИ (ТУ) 292
  • СПбГТУРП 235
  • Държавен университет в Санкт Петербург 582
  • GUAP 524
  • СПбГУНИПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЕ 226
  • СПбГУТ 193
  • СПГУТД 151
  • SPbGUEF 145
  • Електротехнически университет в Санкт Петербург "LETI" 380
  • ПИМаш 247
  • NRU ITMO 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахСУ 278
  • SZTU 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1655 г
  • СибГТУ 946
  • SGUPS 1513
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • SFU 2423
  • SNAU 567
  • SSU 768
  • TRTU 149
  • ТОГУ 551
  • TGEU 325
  • TSU (Томск) 276
  • TSPU 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • UlGTU 536
  • UIPCPRO 123
  • USPU 195
  • USTU-UPI 758
  • UGNTU 570
  • USTU 134
  • ХГАЕП 138
  • KhSAFC 110
  • HNAGH 407
  • HNUVD 512
  • KhNU им. Каразина 305
  • ХНУРЕ 324
  • KhNEU 495
  • Процесор 157
  • ЧитГУ 220
  • SUSU 306
Пълен списък на университетите

За да отпечатате файла, изтеглете го (във формат Word).