9)
:«9
ЭО Изобретение относитс к области визуализации акустических полей и может быть использовано в ультразвуковой микроосности, методах неразрушающего контрол и в медицинской диагностике. Известен акустооптический визуализатор, содержащий акустооптическую чейку, поверхность которой деформируетс волнами давлени , систему формировани оптического пучка, подающего на деформированную поверхность акустооптической чейки, и систему обработки отраженного света 1 . Однако данный визуализатор характеризуетс недостаточно широкой областью применени , так как затруднено его использование в области высоких частот вследствие того, что интенсивность отраженного от деформированной поверхности света, несущего информацию -об объекте, уменьшаетс пропорционально квадрату частоты акустических колебаний. Наиболее близким к изобретению вл етс акустооптический визуализатор, содержащий изотропную акустооптическую чейку, систему форМ1фОБани оптического пучка к систему обработки дифрагированного оптического волно вого пол . Причем система формировани опти ческого пучка и система обработки дифрагированного оптического волнового пол выполнены в виде систем, формирующих клиновидные лучи, и расположены соосно 2. Известное устройство характеризуетс недостаточно высоким качеством изображеии , что вызвано использованием в оптических система цилиндрических линз, которые, облада значительной аберрацией, ограничивают область обзора и разрешающую способность. Цель изобретени - улучщение качества изоб ражени за счет достижени высокой разрешаю щей способности и осевого стигматизма. Поставленна цель достигаетс тем, что в акустооптическом визуализаторе, содержащем изотропную акустооптическую чейку, систему формировани оптического пучка и систему обработки дифрагированного оптического волнового пол , акустооптическа чейка выполнена в виде конического акустического зеркала и акустопрозрачного плоского оптического зеркала , расположенного под углом d к оси конического зеркала, система формировани оптического пучка выполнена осесимметричной и расположена таким образом, что фокус системы формирова1ш оптического пучка расположен в вершине конуса акустического зеркала система обработки дифрагированного оптическо го волнового пол выполнена осесимметричной и расположена так, что ее ось образует с осью кони ческого зеркала угол 2л,, причем угол 9 раскрыва конического акутического зеркала выбран из услови 0 90 t arcsin (/ /2Л), где Л - длина волны света в материале акустооптической чейки; Л - длина акустической волны в материале акустооптической чейки. На фиг. 1 изображен акустооптический визуализатор , общий вид; на фиг. 2 - лучева диаграмма преобразовани акустического волнового пол в оптическое при в, 90° -arcsin 0/2Л); на фиг. 3 - то же, при 0 90 +arcsin (/1/2Л): Акустооптический визуализатор содержит изотропную акустооптическую чейку 1, систему 2 формировани оптического пучка и систему 3 обработки дифрагированного оптического волнового пол . Акустооптическа чейка 1 выполнена в виде конического акустического зеркала 4 и акустопрозрачного плоского оптического зеркала 5, расположенного под углом о , например, 45 к оси конического зеркала 4. В акустооптической чейке 1 дл ввода света выполнено окно 6 со сферической поверхностью, центр кривизны которой совпадает с вершиной конического зеркала 4. Система 2 формировани оптического пучка выполнена осесимметричной и включает источник 7 когерентного света и линзы 8 (или зеркала) и расположена таким образом, что ее ось совпадает с осью конического зеркала 4, а фокус - с вершиной конического зеркала 4. Система 3 обработки дифрагированного оптического волнового пол выполнена осесимметричной и включает линзу 9, диафрагму 10 и линзы 11 и расположена таким образом, что ее Ось обрйует с осью конического зеркала 4 угол 2ci, например 90°. Угол 9 раскрыва конического акустического зеркала 4 выбран из услови 0 90°± arcsin(A/2A), где Л - длина волны света в материале акустооптической чейки 1; А - длина акустической волны в материале акустооптической чейки 1. В. ходе работы акустооптическа чейка на - / . ходитс в акустическом контакте со средой, содержащей исследуемый объект 12, той плоскости , котора расположена напротив конического зеркала 4., На фиг. 2 и 3 позицией 13 обозначены звуковые лучи; распростран ющиес or исследуемого объекта 12; позицией 14 - оптические лучи, распростран ющиес от системы 2 формировани оптического пучка, а позицией 15 дифрагированные оптические лучи. Акустооптический визуализатор работает следующим образом. Сферические акустические волны, распростран сь от исследуемого объекта 12, попадают в акустооптическую чейку 1. Далее они свободно проход т через акустопрозрачное плоское оптическое зеркало 5, отражаютс от конического акустического зеркала 4 и превращаютс в тороидальные. Осесимметрична система 2 формировани оптического пучка посредством источника 7 когерентного света и линз 8 (или зеркал) создает световой поток с фокусом в верцгане конического зеркала 4, который, не .наруша своего стигматизма, проходит в акус тооптическую чейку 1 через окно 6 со сфе{жческой поверхностью. Световой поток после взаимодействи с тороидальными акустическими волнами формирует трехмерное изображение объекта равномерно во всех направлени х, уменьшенное в раз. Это изображение ново рачиваетс оптическим зеркалом 5, выходит из акустооптической чейки 1 вместе с недифрагированной частью светового потока и попадает в систему 3 обработки дифрагированного оптического волнового пол . Здесь недифрагированный свет фокусируетс линзой 9 и отфильтровываетс полевой диафрагмой 10, а изображени исследуемого объекта 12 увеличиваетс до требуемых размеров линзами 11. Принцип построени лучевой диаграммы выгл дит следуюш м образом (фиг. 2 и 3). Выберем некторую точку Т исследуемого объекта 12, лежащую на оси конического акустического зеркала 4. Тогда акустические лучи 13, идущие от этой точки и лежащие в плоскости фигур, после отражени от акустического зеркала 4 исход т как бы из точек Т и Т, . Это означает, что происходит трансформаци сферической акустической волны в тороидальную . В рамках геометрической оптики условие Брэгга дл акустооптического взаимодействи волн принимает вид локального усло11 04 ВИЯ пересечени световых н акустических лучей 14 и 13 под брэгговскими углами с образованием дифрагированных лучей 15. Так как угол 8 раскрыва конического акустического зеркала выбран из соотношени 8 90± arcsin (Л/2Л), то все дифрагированные лучи 15 (ил их продолжени ) пройдут через точку Т„(дл угла 0s; 90° - arcsin (|2A), что соответствует ;фиг. 2, или точку Т (дл угла в г: 90 + +arcsin(), что соответствует фиг. 3, котора вл етс видимым изображением точки Т. Пр веденное построение свидетельствует о наличии осевого стигматизма изображени . Кроме того, численный а лкз доказывает,-что при данном выбранном угле 0 качество изображени неосевых точек вл етс наилучшим, так как аберрации при зтом минимальны. Таким образом, предлагаемый акустоопгнческий внзуапизатор, содержащий изотропную акустооптическую чейку, систему формировани оптического пучка и систему обработки дифрагированного оптического волнового пол , позвол ет улучшить качество изображени за счет его формировани широкоугольными, хорошо исправленными по аберрации (стигматическими дл осевых точек) пучками дифрагированного света, обеспечивающими предельную дл данной длины волны акустнческих колебаний разрешающую способность, благодар тому, что оптические системы выполнены осесимметричными , а акустооптическа чейка выполнена в виде конического акустического зеркала с углом 19 раскрьша конуса, выбра1шым таким образом, что пересечение световых и акустических лучей происходит под брзгговскими углами.