RU2388030C1 - Non-collinear acousto-optical filter - Google Patents

Non-collinear acousto-optical filter Download PDF

Info

Publication number
RU2388030C1
RU2388030C1 RU2008141467/28A RU2008141467A RU2388030C1 RU 2388030 C1 RU2388030 C1 RU 2388030C1 RU 2008141467/28 A RU2008141467/28 A RU 2008141467/28A RU 2008141467 A RU2008141467 A RU 2008141467A RU 2388030 C1 RU2388030 C1 RU 2388030C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
plane
acousto
face
light beam
Prior art date
Application number
RU2008141467/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Михайлович Мазур (RU)
Михаил Михайлович Мазур
Владислав Иванович Пустовойт (RU)
Владислав Иванович Пустовойт
Original Assignee
Михаил Михайлович Мазур
Владислав Иванович Пустовойт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Михаил Михайлович Мазур, Владислав Иванович Пустовойт filed Critical Михаил Михайлович Мазур
Priority to RU2008141467/28A priority Critical patent/RU2388030C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2388030C1 publication Critical patent/RU2388030C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: physics, optics.
SUBSTANCE: invention relates to acousto-optics and can be used as a tunable narrow-band filter in optical radiation spectrum analysers. The proposed non-collinear acousto-optical filter has an acousto-optical cell which is coaxial with an optical crystal, mainly paratellurite, which has first and second optical planes and an ultrasonic transducer on the third plane. The filter also has a polariser on the path of the light beam behind the first optical plane. The fourth plane is an optical and input plane for the light beam, and the reflecting second optical plane is slanted relative the fourth plane by 45°. The polariser is placed at the output of the light beam. Between the second and the fourth planes there is also a fifth optical plane which is perpendicular to the fourth plane. The filter also has turning roof prism fitted behind the polariser which is placed on the first optical plane on the path of the light beam, and an additional polariser placed behind the fifth plane of the acousto-optical cell.
EFFECT: simplification of the acousto-optical filter due to exclusion of at least one polariser from its composition.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к акустооптике и может быть использовано в качестве перестраиваемого узкополосного фильтра в анализаторах спектров оптического излучения.The invention relates to acousto-optics and can be used as a tunable narrow-band filter in optical radiation spectrum analyzers.

Известен неколлинеарный акустооптический фильтр (АОФ), активный оптический кристалл в котором выполнен на основе пьезоэлектрического кристалла, на верхней грани которого размещен поглотитель ультразвука, а преобразователь ультразвука выполнен в виде решетки противофазно возбуждаемых электродов типа встречно-штыревых /Патент РФ №2208824, Кл. G02F 1/11, 2003/.A noncollinear acousto-optic filter (AOF) is known, in which an active optical crystal is made on the basis of a piezoelectric crystal, an ultrasound absorber is placed on its upper face, and the ultrasound transducer is made in the form of a lattice of antiphase excited electrodes of the type of interdigital / RF Patent No. 2208824, Cl. G02F 1/11, 2003 /.

Недостатком известного АОФ является сложность его изготовления.A disadvantage of the known AOF is the complexity of its manufacture.

Известен неколлинеарный АОФ, содержащий акустооптическую ячейку (АОЯ), выполненную в виде четырехгранной призмы из одноосного оптического кристалла, преимущественно парателлурита, включающий в себя первую и вторую оптические грани и ультразвуковой преобразователь (УЗП), расположенный на третьей грани призмы, а также поляризатор, расположенный по ходу светового луча за первой оптической гранью призмы /В.И.Балакший и др. Физические основы акустооптики. - М.: Радио и связь, 1985, стр.236, 237/.Known non-collinear AOF containing an acousto-optical cell (AOI), made in the form of a tetrahedral prism from a uniaxial optical crystal, mainly paratellurite, including the first and second optical faces and an ultrasonic transducer located on the third face of the prism, as well as a polarizer located along the light beam behind the first optical face of the prism / V.I. Balakshy et al. Physical foundations of acousto-optics. - M.: Radio and Communications, 1985, p. 236, 237 /.

Данный АОФ принят за прототип.This AOF is taken as a prototype.

Недостатком прототипа является необходимость использования в нем двух поляризаторов, что усложняет конструкцию фильтра.The disadvantage of the prototype is the need to use two polarizers in it, which complicates the design of the filter.

Техническим результатом, получаемым от использования изобретения, является упрощение АОФ за счет исключения из его состава как минимум одного из поляризаторов.The technical result obtained from the use of the invention is to simplify AOF by eliminating at least one of the polarizers from its composition.

Поставленный технический результат достигают за счет того, что в известном АОФ, содержащем АОЯ, выполненную в виде четырехгранной призмы из одноосного оптического кристалла, преимущественно парателлурита, включающем в себя первую и вторую оптические грани и УЗП, расположенный на третьей грани призмы, а также поляризатор, расположенный по ходу светового луча за первой оптической гранью призмы, четвертая грань призмы выполнена оптической и входной для светового луча, а вторая оптическая грань скошена по отношению к четвертой грани под углом 45°.The technical result is achieved due to the fact that in the known AOF containing AOI, made in the form of a tetrahedral prism from a uniaxial optical crystal, mainly paratellurite, including the first and second optical faces and ultrasonic scanning located on the third face of the prism, as well as a polarizer, located along the light beam behind the first optical face of the prism, the fourth face of the prism is made optical and input for the light beam, and the second optical face is beveled with respect to the fourth face at an angle om 45 °.

Кроме того, возможен вариант когда между второй и четвертой гранями призмы дополнительно выполнена пятая оптическая грань, расположенная перпендикулярно четвертой грани, при этом фильтр дополнительно содержит поворотную крышеобразную призму, установленную за поляризатором, размещенным за первой оптической гранью по ходу светового луча, и дополнительный поляризатор, установленный за пятой гранью АОЯ.In addition, it is possible that between the second and fourth faces of the prism a fifth optical face is additionally arranged, which is perpendicular to the fourth face, while the filter further comprises a rotatable roof-shaped prism mounted behind the polarizer placed behind the first optical face in the direction of the light beam, and an additional polarizer, established beyond the fifth face of AOYA.

Изобретение поясняется чертежами. На фиг.1, 2 представлены два варианта фильтров.The invention is illustrated by drawings. In figure 1, 2 presents two options for filters.

АОФ содержит (фиг.1) АОЯ, выполненную в виде четырехгранной призмы из одноосного оптического кристалла (на чертежах не оцифрованная), преимущественно из парателлурита.AOF contains (Fig. 1) AOA made in the form of a tetrahedral prism from a uniaxial optical crystal (not digitized in the drawings), mainly from paratellurite.

Призма по первому варианту исполнения АОЯ (фиг.1) включает в себя четыре грани 1, 2, 3, 4, а по второму варианту (фиг.2) - еще дополнительную грань 5. (Для удобства оцифровка граней в формуле изобретения и описании совпадают).The prism according to the first embodiment of AOI (FIG. 1) includes four faces 1, 2, 3, 4, and according to the second embodiment (FIG. 2), it also includes an additional face 5. (For convenience, the digitization of the faces in the claims and description coincides )

Оптическая грань 2 кристалла скошена под углом 45° к оптической грани 4, при этом грань 4 выполнена оптической, по крайней мере, в месте входа светового луча 6. Имеется также УЗП 7, установленный на грани 3 призмы, и поляризатор 8, установленный на выходе светового луча 6 из призмы.The optical face 2 of the crystal is beveled at an angle of 45 ° to the optical face 4, while face 4 is made optical, at least at the entrance of the light beam 6. There is also an ultrasonic scanner 7 installed on the face 3 of the prism, and a polarizer 8 installed at the output light beam 6 from a prism.

Особенностью АОФ, представленного на фиг.2, является наличие в оптической схеме поворотной крышеобразной призмы 9 и второго поляризатора 10, установленного за гранью 5 (нескошенной частью грани 2).A feature of the AOF shown in FIG. 2 is the presence in the optical circuit of a pivoting roof-shaped prism 9 and a second polarizer 10 installed beyond face 5 (the non-skewed part of face 2).

Нетрудно заметить, что второй вариант АОФ реализует случай двойного монохроматора, обычно включающего в себя три или четыре поляризатора /Акустооптические, акустические и рентгено-спектральные методы и средства измерений в науке и технике. Труды ВНИИФТРИ, вып.48 (140), 2005, стр.129/.It is easy to see that the second variant of the AOF implements the case of a double monochromator, usually including three or four polarizers / Acousto-optical, acoustic and X-ray spectral methods and measuring instruments in science and technology. Proceedings of VNIIFTRI, issue 48 (140), 2005, p. 129 /.

Поворотная призма 9 или сама АОЯ могут быть конструктивно объединены с поляризатором 8.The rotary prism 9 or the AOI itself can be structurally combined with the polarizer 8.

В обоих вариантах исполнения АОФ количество поляризаторов в оптической схеме уменьшается как минимум на один поляризатор, т.е поставленный технический результат достигается.In both AOF versions, the number of polarizers in the optical circuit is reduced by at least one polarizer, i.e., the delivered technical result is achieved.

АОФ работает следующим образом.AOF works as follows.

При взаимодействии ультразвуковой волны 11, возникающей в кристалле при работе УЗП 7, со световой волной возникает Брэгговская дифракция, позволяющая выделить из широкого спектра оптического излучения достаточно узкий интервал длин световых волн, поскольку с монохроматическим звуком эффективно взаимодействуют лишь те световые волны, длины которых с достаточной точностью удовлетворяют условию Брэгга.In the interaction of the ultrasonic wave 11 arising in the crystal during the operation of ultrasonic scanning 7 with a light wave, Bragg diffraction arises, which makes it possible to isolate a sufficiently narrow range of light wavelengths from a wide spectrum of optical radiation, since only those light waves with sufficient length effectively interact with a monochromatic sound satisfy the Bragg condition with accuracy.

Изменяя частоту звука, можно измеряемый интервал перемещать по оптическому спектру в широких пределах. На этом основано использование АОЯ в качестве спектрального прибора, перестраиваемого оптического фильтра.By changing the frequency of sound, it is possible to move the measured interval over the optical spectrum over a wide range. This is the basis for the use of AOI as a spectral instrument, tunable optical filter.

Таким образом в АОФ используется анизотропная дифракция в двулучепреломляющих кристаллах. Разделение проходящего и диафрагированного света осуществляется системой поляризаторов. На АОЯ попадает световой луч 6 с произвольной поляризацией. При этом входным поляризатором служит отражающая грань 2, на которой световой луч 6 разделяется на два луча с обыкновенной и необыкновенной поляризациями (не показано). Выделение продифрагированного луча нужной поляризации осуществляется поляризатором 8.Thus, anisotropic diffraction in birefringent crystals is used in AOF. Separation of transmitted and diaphragmed light is carried out by a system of polarizers. A beam of light 6 with an arbitrary polarization hits the AOJ. In this case, the reflecting face 2 serves as the input polarizer, on which the light beam 6 is divided into two beams with ordinary and extraordinary polarizations (not shown). The selection of the diffracted beam of the desired polarization is carried out by the polarizer 8.

При этом луч с необыкновенной поляризацией отклоняется от луча с обыкновенной поляризацией на значительный угол. Этот угол зависит от материала и типа АОЯ. Например, для АОЯ из парателлурита с γ=7° и θ=16,4° (где на фиг.1 с - оптическая ось кристалла), работающей в спектральном диапазоне 400-800 нм, угол между обыкновенным и необыкновенным лучами на выходе АОЯ составляет от 7° до 9° в зависимости от длины волны света. Столь значительный угол достаточен для разделения этих лучей или подавления необыкновенного луча оптическими средствами.In this case, a beam with an unusual polarization deviates from a beam with an ordinary polarization by a significant angle. This angle depends on the material and type of AOY. For example, for AOI from paratellurite with γ = 7 ° and θ = 16.4 ° (where in Fig. 1 s is the optical axis of the crystal) operating in the spectral range 400-800 nm, the angle between the ordinary and extraordinary rays at the output of the AOI is from 7 ° to 9 ° depending on the wavelength of light. Such a significant angle is sufficient to separate these rays or suppress the unusual beam by optical means.

Наличие в оптической схеме АОФ оптической грани 2, скошенной под углом 45° к оптической грани 4 (фиг.1), позволяет исключить из схемы один поляризатор, поскольку в этом случае роль поляризатора эффективно выполняет отражающая грань 2.The presence in the optical AOF optical circuit of the optical face 2, beveled at an angle of 45 ° to the optical face 4 (Fig. 1), allows one to exclude one polarizer from the scheme, since in this case the reflector face 2 effectively performs the role of the polarizer.

При реализации схемы двойного монохроматора (фиг.2) происходит двойное взаимодействие луча 6 света с ультразвуковым лучом 11. В этом случае из схемы исключаются один или два поляризатора. Кроме того, пространственно разделяются входной и выходной лучи, что во многих случаях важно при практическом применении АОФ.When implementing the dual monochromator circuit (FIG. 2), the light beam 6 interacts twice with the ultrasonic beam 11. In this case, one or two polarizers are excluded from the circuit. In addition, the input and output rays are spatially separated, which in many cases is important in the practical application of AOF.

Claims (2)

1. Неколлинеарный акустооптический фильтр, содержащий акустооптическую ячейку, выполненную из одноосного оптического кристалла, преимущественно парателлурита, включающий в себя первую и вторую оптические грани и ультразвуковой преобразователь, расположенный на третьей грани, а также поляризатор, расположенный по ходу светового луча за первой оптической гранью, отличающийся тем, что четвертая грань выполнена оптической и входной для светового луча, а отражающая вторая оптическая грань скошена по отношению к четвертой грани под углом 45°, а поляризатор установлен на выходе светового луча.1. A noncollinear acousto-optic filter containing an acousto-optic cell made of a uniaxial optical crystal, mainly paratellurite, including the first and second optical faces and an ultrasonic transducer located on the third face, as well as a polarizer located along the light beam behind the first optical face, characterized in that the fourth face is made optical and input for the light beam, and the reflective second optical face is beveled with respect to the fourth face at an angle of 45 °, and a polarizer is installed at the output of the light beam. 2. Неколлинеарный акустооптический фильтр по п.1, отличающийся тем, что между второй и четвертой гранями дополнительно выполнена пятая оптическая грань, расположенная перпендикулярно четвертой грани, при этом фильтр дополнительно содержит поворотную крышеобразную призму, установленную за поляризатором, размещенным за первой оптической гранью по ходу светового луча, и дополнительный поляризатор, установленный за пятой гранью акустооптической ячейки. 2. The noncollinear acousto-optic filter according to claim 1, characterized in that between the second and fourth faces an additional fifth optical face is arranged perpendicular to the fourth face, the filter further comprising a rotatable roof-shaped prism mounted behind the polarizer located behind the first optical face in the direction light beam, and an additional polarizer mounted behind the fifth facet of the acousto-optic cell.
RU2008141467/28A 2008-10-22 2008-10-22 Non-collinear acousto-optical filter RU2388030C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141467/28A RU2388030C1 (en) 2008-10-22 2008-10-22 Non-collinear acousto-optical filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008141467/28A RU2388030C1 (en) 2008-10-22 2008-10-22 Non-collinear acousto-optical filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2388030C1 true RU2388030C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008141467/28A RU2388030C1 (en) 2008-10-22 2008-10-22 Non-collinear acousto-optical filter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2388030C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7535617B2 (en) Portable acousto-optical spectrometers
JPS61173122A (en) Acoustic and optical dispersion filter and method of separating two or more of wavelength
Tran Acousto-Optic Devices
Gottlieb Acousto-optic tunable filters
US4653869A (en) Acousto-optic dispersive light filter
US4602342A (en) Acousto-optic tunable filter
JPS5945965B2 (en) Noncollinear tunable acousto-optic filter
US9507069B2 (en) Polarization hyperspectral/multispectral imager and method
Gupta et al. Effects of sidelobes on acousto-optic tunable filter imaging
RU2388030C1 (en) Non-collinear acousto-optical filter
Voloshinov et al. Wide-aperture acousto-optic interaction in birefringent crystals
Katzka et al. Noncollinear acousto-optic filter for the ultraviolet
Balakshy et al. Influence of the divergence of a light beam on the characteristics of collinear diffraction
Georgiev et al. Angular and power characteristics of noncollinear acousto-optic tunable filters
Yukhnevich et al. Influence of refractive indices dispersion on parameters of imaging AOTFs operating with non-polarized light
RU2546996C1 (en) Double acoustic monochromator on single chip
Chang Development of an infrared tunable acousto-optic filter
Voloshinov et al. New acousto-optic regime of interaction in media possessing strong elastic anisotropy
Gupta Development of agile wide spectral range hyperspectral/polarization imagers
RU2366988C1 (en) Collinear acoustooptical filter
Georgiev et al. Spectral characteristics of non-collinear acousto-optic tunable filters
RU2258206C1 (en) Acoustic-optical videomonochromator for filtering optical images
Molchanov et al. Quasicollinear acoustooptic tunable filters based on KDP single crystal
RU2031374C1 (en) Acoustooptical spectrometer
Pustovoit et al. Collinear acousto-optic spectrometers and their applications

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171023