CS200655B1 - Acoustic-optical unit - Google Patents

Description

Vyrólez se týká akuetooptioké jednotky k vydolování světelného paprsku a pro zpraoování informace. Využívá ohybu světla na akustioké vlně v opticky anizotropnm prostředí moocorystalu halogenidu ' jednomooné rtuti..

Ve známých akustooptlokých jednotkách pro vydolování světelného paprsku a pro optické zpracování informace se využívá ohybu světelné vlny na· akustiokých vlnáoh, vytvořených piezoelektricýfa měničem v daném akustooptockém prostředí. Změnou kmitočtu akustioké vlny se mm ní úhel odklonu světelného paprsku a změnou ammlitudy akustioké vlny se mění intenzita odkloněného paprsku. Při ohybu na akustioké vlně se také mlže mmnit polarizace světelné vlny. Nejdúllžitějšími paramtry akustooptioké jednotky z hlediska jejího pouuití v zařízeních k vyohylování světelného paprsku (deflektareoh) a zařízeních pro zpracování informace jsou difrakční účinnost (poměr mzi intenzitou světla vyohýleného a dojpddaícího paprsku) a součin časové konstanty jednotky Έ se šířkou kmitočtového pásm,/1 f. Tato šířka pásma je určena jednak elektrcdými a akustlokýml vlastnostmi piezoelektrického měniče, jednak šířkou pásma vzájemného působení akustické a světelné vlny. velmé šířky pásma vzájemného akustooltického působení lze dosáhnout v opticky anizotropníta prostředí využitm tzv. abnormální difrakoe, při níi se mmní polarizace vyohýleného světelného svazku. V opticky jeúnoosých prostředích se zavádí příčná akustická vlna zpravidla rovnoběžně nebo kolmo k optioké ose a s^r dop^daícího paprsku se volí tak, aby vychýlený paprsek

200 65)?

200 655 vystupoval kolno к optioké ose. Při použití anámýoh druhů krystalů popsané uspořádání vada к pří118 vysoký· akustiokým kmitočtům v oblaati gigahertaů a difrakční účinnost ja nalá«

V krystalu paratoluritu - kysličníku teluričitého (TeCp las ks konstrukoi akustooptloké jednotky s abnormální difrakoi a vysokou dlfrakSní účinností využít silného stáčení roviny polarisaoa svitla· Praoovní kmitočet takové akuatooptioké jadnotlqr jo relativné níaký, řádu desítek megaherts, a sávisí na vlnové déloe použitého svitla· Dopadajíoí svitlo viak musí být přít «в kruhové polarizováno.

je snán rovnii akustooptioký deflektar využívajíoí abnormální difrakoe v pootočené· krystalu kysličníku teluričitého. ákuatioká vlna ao v krystalu kysličníku teluričitého číří ve smiru odohýleném o 6° od osy flioj v rovini (110) se smírem kmitání [lioj. Přitom se praktioky saohovává účinnost vsájemného působení · odstraňuje se tím pokles difrakční účinnosti ve středu kmitočtového pásma. Nedostatkem tohoto deflektaru je, že aair skupinové ryohlosti akuatioké vlny je odohýlen od vlnové normály o velký úhol, jmenovitě 51,3°. To vyžaduje mimořádné velký objem krystalu pro výrobu takového deflektaru· Křoač toho deflektory vyrobené s krystalů Iqrsličníkn teluričitého nemohou být použity v infračervené spektrální oblasti pro vlnové délky nad 5 /us. Nevýhodou je také vysoká oena monokrystalů kysličníku teluričitého o poiadovanýoh roaměreoh a požadované jakosti. Dalií nevýhodou akuatooptioké jednotky ahotovené s kysličníku teluričitého jo skutečnost, že pro difrakoi na podélné vlni je činitel akuatooptioké kvality )^, na němí sáviaí difrakční účinnost, malý - asi 1/30 hodnoty pro difrakoi na příčné vlni.

Je snána rovněž akustooptioká jednotka monokrystalu halogenidu jednomooné rtuti popsaná Geargijem Dobržanakým a kol. v čs. autorském oavidčení č. 170.007, která má vysokou hodnotu činitele akuatooptioké kvality Mg pro podélnou i příčnou vlnu a propouští sáření i v infračervené oblaati o vlnové déloe větší nei 5 jim. Nevýhodоц této jednotky je, ža malá ryohloat šíření akuatioké vlny vede к nutnosti používat pro dosažení dostatečné šířky kmitočtového pásma pieaoelektrioké měniče velmi malýoh roaměrů, čímž rostou nároky na akU8tiokou hustotu generovanou měničem.

Výše uvedené nedoatetky jsou odstraněny akustooptiokou jednotkou a krystalu halogenidu jednomooné rtuti podle vynáleau, jehož podstata spočívá v tom, že aleapoB jedna plooha я prvého páru vaájemni protilahlýoh plooh, určenýoh pro vstup a výstup světelné vlny, jo pootočena od krystalografloké ploohy (001) kolen lcryatalografiokého amirufHKo] kolmého na směr [001] o úhel o( , jehož hodnota je v rosmeaí 0,1 až 15° a další plooha, к níž je připojen adroj akuatioké vlny, je rovnoběžná a krystalografickou ploohon (ВК0).

S výhodou lao také použít nepořádání, při kterém jo kryatalografioký směr [bkÓ| rovnoběžný ae směrem [lioj.

V ještě dalším upořádání lao volit krystalografický směr [hko] rovnoběžný se směrem [íoo].

S výhodou a· volí zdroj akustloké vlny jako zdroj podélné akuatioké vlny·

V jiném uspořádání ja zdroj akuatioké vlny zdrojem příéné akuatioké vlny kmitájíoí

200 655 ve směru ^[ΚΗθ]·

Výhoda akustooptioké jednotky podle vynálezu spočívá zejména v tom, že umožňuje současné vyuUltí vysokých hodnot činitele akustooptioké kvalty jedncmooné rtuti a jejich vysoké optloké a elastloké anlzotropie, čímž se podstatné zlepšují parametry akuatooptioké jednotky.

Výhoda akustooptioké jednotky podle vynálezu je, že při pouuilí pomalé příčné akuutioké vlny lze op»oti jednotkám zhotoveným z kysličníku telurlčitého zpraoovat signály delSího trvání·

Další výhodou je, že akustooptioké jednotka podle vynálezu vyžaduje při srovnatelných ostatních parametreoh menní rozměry krystalu než dosud známé akustooptioké jednotky· Tak např· .akustooptická jednotka z kysličníku telurlčitého s šířkou světelného paprsku 40 nm a délkou vzájemného působení 10 mm při středním kmiiočtu 70 MHz vyžaduje mooooryysal o rozměru nejméně 63 mm ve směru Šíření světla, zatímco jednotka podle vynálezu s akustooptiokm prostředím z chloridu rtutného má pjřl stejné šířce světelného svazku 40 mm, déloe oblasti vzájemného působení 10 mm a sterém středním kmitočtu 70 MHz ve směru šíření světla pouze 12 až 15 mm·

Výhoda akustooptioké jednotky podle vynálezu ve srovnání s aku8totptitkou jednotkou z halogenidu jednomooné rtuti podle čs· autorského osvědčení č· 170.007 spočívá ve využití . optioké anlzotropie uvedenýoh krystalů, takže akustooptická jednotka podle vynálezu pracuje v režimu abnormální difrakoe· Tento režm umooňuje ' při zaohování všeoh ostatních parametrů akustooptioké jednotky několikanásobně prodloužit délku vzájemného působění akustické a světelné vlny a tím snížit potřebný budioí vysokofrekvenční elektrický příkon, nelo při téže délce a příkonu ve stenném poměru zvětšit šířku kmitočtového pásma jednotky, nelo oipovídd jíc^m způsobem zvýšit šířku pásma i délku· Akkusoopt±cká jednotka z monokrystalu bromidu rtuť něho s úhlem po<^1to^<^i^:í oC» 2° 25' ,délkou oblaasi vzájemného působení 9,5 mm a středním kmitočtem 40 MHz má šířku kmitočtového pásma 15 MHz opi* od arustotpdtré jednotoe podle čs· autorského osvědčení č· 170.007, u které pro dosažení této šířky pásma je nutno zkátit délku přibližné desetkrát· Potřebný vysokofrekvenční výkon u akustooptioké jednotky podle vynálezu je přitom snížen přibližně na 1/5 a požadavek na výkonovou hustotu akustioké vlny generované piezoelektrickým mmničem a s tím souuviející elektrické a tepelné za tížení m^iče je snížen na 1/30 hodnoty . vůči provedení podle če· autors kého osvědčení č· 170.007·

Na připojeném výkrese jsou sohemtioky znázorněny čtyři příklady provedení akustoopdoké jednotky podle vynálezu·

Příklad 1

Akkutooptioká jednotka podle vynálezu pozůstává z moootrrytalu X chloridu rtužného, jehož alespoň jedna ze vzájemně protUehýoh ploch . . 2' je pootočena vůči krystalografické ^ploše (001) klem kr^y8taltgrafio^ké^ht směru [hK0^] rovnajíoíta se ose ^[H°^] o úhel · Další pl^ooha 2. krystalu je rovnoběžná s krystalografickou plochou (110) a je k ní připojen

200 655 sdroj £ akuetioké vlny· Protilehlé plochy £, 2 ' jsou vyleštěny pro vstup 2 ^a výstup 9 * světelné vlny. Vyleštění ostatníoh plooh akustooptioké jednotky není podmínkou její funkoe, může víак být v nékterýoh případeoh výhodné.

Podélná akustická vlna £ se Síří akustooptiokou jednotkou v krystalografickém směru [hkoJ rovnajíoím se ose flio]· Dopadajíoí světelná vlna 2 se uvnitř akustooptioké jednotky Síří v rovině pootočené kolem sméru šíření akuetioké vlny o dhelcía je polariaována mimořádné, tj. vektor intensity jejího elektrického pole leží v rovině, určené směrem šíření světelné vlny o smírem optické osy [ooi] krystalu. V roviné určené smérem šíření akuetioké vlny £ a smérem šíření svételné vlny 2 doohásí v akustooptioké jednotoe к difralcol svételné vlny. Vsnlklá odohýlená světelná vlna 2Í vystupuje s akustooptioké jednotky polariaována jako řádná světelná vlna, tj. vektor intensity jejího elektriokého pole leží kolmo к roviné, určené smérem šíření svételné vlny a smérem optloké osy [ooi] krystalu. Вес akustooptioké interakoe vyohásí světelná vlna ve směru 9 *. Ryohlost šíření akuetioké vlny činí v tomto připadl 2094 m seo“4

Příklad 2

Akuatooptioká jednotka podle vynálesu, obdobná příkladu 1, ale posůstávajíoí в krystalu bromidu rtulného, přičemž krystalografický směr [НКО] je rovnoběžný s osou [íooj. V tomto připadl je ryohlost šíření akuetioké vlny jen 148'/ mseo^.

Příklad 3

Akustooptioké jednotka podle vynálesu obdobná příkladu 1, ale posůstávajíoí a jodidu rtulného a opatřená sdrojem £ příčné akuetioké vlny kmitejíoí ve smíru flToJ. U této jednotky je ryohlost šíření akuetioké vlny poubýoh 293 mseo4

Příklad 4

Akustooptioké jednotka podle vynálesu obdobná příkladu 2, tj. posůstávajíoí s bromidu гtulného, ale se sdrojem £ příčné akuetioké vlny kmitájíoí ve sméru [ою]. Zde se akustioká vlna šíří ryohlostí 1249 mseo“4 Je-li bromid rtulný na hra žen ohloridem rtulným, svýší ее ryohlost šíření akustioké vlny na D09 asec“\ a je-li nehřešen jodidem rtulným, snili se ryohlost šíření akuetioké vlny na 1204 mseo^-1.

Akustooptiokou jednotku podle vynálesu lse použít pro vyohylování světelného paprsku v saříseníoh pro sásnam dat, ve velkoplošných laaerovýoh displejíoh, v holografiokýoh peméteoh, v saříseníoh pro optloké zpracování informaoe - kde se provádí komprese signálů, přlspůsobená filtraoe, kcrelaoe - a jinde.

Claims (4)

1. PODMĚT VYNÁLEZU

   1· Akustooptloká jednotka s monokrystalu čistého, případně směsného halogenldu jednomooné rtuti ve tvaru hranolku, jehož prvý pár vzájemně protllehlýoh plooh je určen pro vstup a výstup světelné vlny, а к jehož dalěí plože je připojen zdroj akustioké vlny, vysnačujíoí se tím, že alespofi jedna s jeho prvého páru vzájemně protllehlýoh plooh (2, 2*) pro vstup (3) a výstup (5*, 5**) světelné vlny je pootočena od krystalografioké ploohy (001) kolem krystalografického směru [нко] kolmého na směr fooij o úhel (o<), jehož hodnota je v rozmezí 0,1 až 13° a jeho dalěí plooha (3), к níž je připojen sdroj (4) akustioké vlny (6), je rovnoběžná s krystalografickou ploohou (HE0)·
2. 2# Akustooptloká jednotka podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že směr [hko] je rovnoběžný se směrem [lio]·
3. 3* Akustooptioká jednotka podle bodu 1, vyznačujíoí se tím, že směr [нко] je rovnoběžný se směrem [loo]·
4. 4· Akustooptloká jednotka podle bodů 1 až 3, vyznačujíoí se tím, že zdroj (4) akustioké vlny je zdrojem podélné akustioké vlny·

   3· Akustooptioká jednotka podle bodů 1 až 3, vyznačujíoí se tím, že zdroj (4) akustioké vlny je zdrojem příčné akustioké vlny, kmltajíoí ve směru [шо]·