CS269357B1 - Objemová akuatooptické jednotka - Google Patents

Abstract

Je řeiena objemová akustooptická jednotka, splňující současně požadavek velké iířky pásma a velké vstupní úhlové apertury a je tvořena výbrusem monokrystalu chloridu olovnatého (Pbcl2) ve tvaru kvádru. Kvádr je vymezen vstupní plochou určenou pro vstup světelného svazku a protilehlou výetupní plochou. Vstupní plocha svírá s krystalografickou osou úheloí-v rozmezí 33° až 36° a leží v ni krystalografické osa. Piezoelektrický měnič je umístěn na jedné boční ploie výbrusu, kolmé ke vstupní ploie a výstupní ploie a svírajíc! s krystalografickou osou úhel/S v rozmezí 54° až 57°. V této boční ploie zároveň leží i krystalografická osa. Absorbér pak le umístěn na druhé boční ploie, protilehlé k boční ploie.

Description

Vynález ee týká objemové akustooptické jednotky, která slouží k ovládání parametrů optického záření ve smyslu interakcí s akustickou vlnou v transparentním monokrystalu. Jedná se zejména o tyto funkční prvky: intenzitní modulátor, deflektor, laditelný optický filtr a signálový procesor.

Dosavadní akustooptické jednotky byly založeny bud na isotropní interakci, nebo na anisotropni interakci v opticky uniaxiálním prostředí. Geometrie akustboptické interakce je koncipována pro dvě základní konfigurace. V případě akustooptických modulátorů, deflektorů a signálových procesorů se jedná zejména o žiroké kmitočtové pásmo interakce, což odpovídá tečnému směru vlnového vektoru akustické vlny vůči ploěe vlnových normál difrakovaného světelného svazku. Druhá varianta, užívaná zejména u laditelných optických filtrů, vychází z tzv. podmínky paralelních tečen, kdy tečny k plochám vlnových normál v koncových bodech vlnových vektorů dopadající a difrakované světelné vlny jsou paralelní. Tato podmínka odpovídá v dané konfiguraci maximální hodnotě vstupní úhlové apertury, neboč vliv divergence světelného svazku je kompenzován úhlovou změnou dvojlomu. Maximální hodnota vstupní úhlové apertury je výhodná i v případě modulátorů, kde vstupní světelný svazek je obvykle silně fokusován s velkým divergenčním úhlem.

Z uniaxiálních monokrystalů se nejčastěji využívá kysličník teluričitý TeO₂. Při návrhu geometrie anizotropní akustooptické interakce je nutno volit řeěení výhodné bud z hlediska šířky pásma, nebo z hlediska velikosti vstupní úhlové apertury. Nevýhodou uniaxiálních monokrystalů je, Že oba tyto požadavky se vzájemně vylučují a výsledná akustooptické jednotka je tedy kompromisním řešením.

Tuto nevýhodu odstraňuje objemová akustooptické jednotka podle vynálezu, tvořená výbrusem z transparentního monokrystalu chloridu olovnatého, opatřená piezoelektrickým měničem a absorbérem a jeho podstatou je to, že výbrus je ve tvaru kvádru, který je vymezen vstupní plochou určenou pro vstup světelného svazku a tato vstupní plocha svírá s krystalografickou osou (010) úhel^ v rozmezí 33 až 36° a leží v ní i krystalografická osa (100). Dále je kvádr vymezen výstupní plochou, určenou pro výstup světelného svazku, která je protilehlá ke vstupní ploše. Piezoelektrický měnič je umístěn na jedné boční ploše, kolmé ke vstupní a výstupní ploše, která svírá s krystalografickou osou (010) úhel p v rozmezí 54 až 57° a v níž rovněž leží krystalografická osa (100). Na protilehlé boční stěně k této boční stěně s piezoelektrickým měničem je pak umístěn absorbér.

Objemová akustooptické jednotka podle vynálezu dosahuje oproti dosavadním řešením velkou šířku pásma akustooptické interakce, což·dovoluje u intenzitního modulátoru dosáhnout vyššího mezního modulačního kmitočtu. Navíc je současně splněna podmínka maximálníVstupní úhlové apertury, což je zvláště významné při aplikaci laditelných optických filtrů s obrazovými senzory.

Konkrétní příklad provedení objemové akustooptické jednotky podle vynálezu je uveden na výkresu.

Objemová akustooptické jednotka je tvořena výbrusem 1 ve tvaru kvádru, který je z monokrystalu chloridu olovnatého (Pbcl₂). Vstupní plocha 3 výbrusu i. svírá s krystalografickou osou (010) úhel d~ v rozmezí 33 až 36°. Rovnoběžně s touto vstupní plochou 3 leží zároveň krystalografická osa (100). Protilehle ke vstupní ploše 3 leží výstupní plocha 4. Kolmo ke ploše 3 (vstupní) a výstupní ploše 4 leží první boční plocha 9, která svírá a krystalografickou osou (010) úhel fi v rozmezí 54 až 57°, zároveň v ní leží krystalografická osa (100). Na této první boční ploše 9 je umístěn piezoelektrický měnič 21 s elektrodami 7. Protilehlá druhá boční plocha 10 výbrusu je opatřena absorbérem 8 akustické vlny.

Vstupní plochou 3 prochází vstupní optický svazek 5, který vystupuje výstupní plochou 4 jako výstupní optický svazek 6. Piezoelektrický měnič 2, na jehož elektrody 7

CS 269357 Bl je připojeno vysokofrekvenční napětí, mechanicky střižně kmitá, a vyvolává tak ve výbrusu χ objemovou postupnou akustickou vlnu, která se Síří směrem k absorbéru 8. Absorbér 8 zajistí pohlcení energie na něj dopadající akustické vlny. Tím se žebrání odrazu akuatické vlny zpět do objemu výbrusu χ monokrystalu, v objemu výbrusu χ dochází k interakci světelné vlny s akustickou, čímž se dosáhne ovlivnění parametrů světelné vlny, tzn. například při použití detektoru u intenzitních modulátorů dochází k ovlivnění amplitudy, u deflektorů k ovlivnění směru apod.

„q

Toto uspořádání při použité vlnové délce 632,8«10 m a při dané orientaci výbrusu £ má tyto parametry: vstupní úhlovou aperturu 0,066 rad, šířku pásma akustické vlny 32 MHz a střední kmitočet akustické vlny 80 MHz. Je tedy výhodné pro realizaci akustooptických intenzitních modulátorů s velkou šířkou pásma, pro srovnání dosud známé akustooptická jednotky, navržené jako deflektory, dosahují relativní šířky pásma větší než 0,5, tj. například na středním kmitočtu 80 MHz činí šířka pásma 60 MHz, avšak vstupní úhlová apertura je velmi malá a činí zhruba io*rad. Akustooptická laditelné filtry jsou naopak navrženy pro mimořádně velké vstupní úhlové apertury cca 0,09 až 0,1 rad, avšak relativní šířka kmitočtového pásma je velmi malá, zhruba 0,01. Pro realizaci intenzitního modulátoru je však třeba splnit oba požadavky, tj. velkou šířku pásna, aby bylo přeneseno celé kmitočtové pásmo amplitudově modulovaného signálu a současně velkou vstupní úhlovou aperturu, neboť světelný svazek, vstupující do modulátoru, musí být dobře fokusován. .

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Objemová akustooptická jednotka tvořená výbrusem z transparentního monokrystalu chloridu olovnatého (Pbcl₂), opatřená piezoelektrickým měničem a absorbérem, vyznačující se tím, že výbrus (1) je ve tvaru kvádru, který je vymezen vstupní plochou (3) určenou pro vstup světelného svazku, která svírá s krystalografickou osou (010) úhel (ot. ) v rozmezí 33 až 36° a leží v ní krystalografická osa (100) a výstupní plochou (4), protilehlou ke vstupní ploše (3), přičemž piezoelektrický měnič (2) je umístěn na jedné boční ploše (9) kolmé ke vstupní ploše (3) a výstupní ploše (4), která svírá s krystalografickou osou (010) úhel (β ) v rozmezí 54 až 57° a v níž rovněž leží krystalografická osa (100).