SU1345780A1

SU1345780A1 - Method of observing optical phase nonreciprocity at acoustooptic interaction

Info

Publication number: SU1345780A1
Application number: SU843771376A
Authority: SU
Inventors: С.Н. Антонов
Original assignee: Институт Радиотехники И Электроники Ан Ссср
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1984-07-17
Publication date: 1992-07-15

Description

(46) 15.07.92.БКЩ. № 26 (21) 3771376/25 (22 17.07.8А(46) 07.15.92.BKSH. No. 26 (21) 3771376/25 (22.07.07A

(71)Институт радиотехники и электроники АН СССР(71) Institute of Radio Engineering and Electronics, USSR Academy of Sciences

(72)С.Н.Антонов (53) 535.8 (088.8)(72) S.N.Antonov (53) 535.8 (088.8)

(56) Антонов С.Н. и др. Эффект оптической невзаимности при сильном акустическом взаимодействии в TeOj материалы XII Всесоюзной конференции по акустоэлектронике и квантовой акустике. Саратов, 1983, ч. 1,с,277278 . (56) Antonov S.N. et al. The effect of optical nonreciprocity with a strong acoustic interaction in TeOj materials of the XII All-Union Conference on Acoustoelectronics and Quantum Acoustics. Saratov, 1983, p. 1, p. 277278.

Зильберман П.Е. и Купченко Л.Ф. Невзаимный эффейт при прохождении света через ультразвуковой пучок. Радиотехника и электроника, 1979, Р 5, с. 2А, 901.Zilberman P.E. and Kupchenko L.F. Non-reciprocal effect when light passes through an ultrasonic beam. Radio engineering and electronics, 1979, R 5, p. 2A, 901.

(54) СПОСОБ НАБЛЮДЕНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ФАЗОВОЙ НЕВЗАИМНОСТИ ПРИ АКУСТООПТИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ (57) Изобретение относитс к области оптических измерений и мозкрт использоватьс дл изучени эффекта оптической фазовой невзаимности при акустооптическом взаимодействии в разных средах при различных параметрах световой и акустической волн. Целью изобретени вл етс повышение то 1Ности измерений оптической фазовой невзаимности при акустооптическом взаимодействии во всем исследуемом диапазоне параметров акустической волны. При реализации данного способа два пучка света формируют путем пространственного разделени оптического излучени внешнего источника с помощью полупрозрачной светоделнтельной пластины и направлени полученных лучей на два полупрозрачных зеркала, расположенных по разные стороны акустооптической чейки на одной пр мой с ней, половину энергии пучков света, прошедших акустооптическую чейку, вывод т через полупрозрачные зеркала, а отраженные от зеркал части этнх пучков совмещают на полупрозрачной светоделительной пластине и суммарное излучение, распростран ющеес в направлении внешнего источника, отклон ют с помощью дополнительной полупрозрачной пластины. Юстиру полупрозрачные зеркала , измер ют зависимости интенсивностей I., I выведенных через них пучков света, от параметров акус тической волны и устанавливают зеркала в положение,при котором выполн етс условие I. /1 1 во всем исследуемом диапазоне изменени параметров акустической волны, после чего, измен один из параметров акустической волны в исследуемом диапазоне , при выбранных значени х этог параметра измер ют интенсивность Ij (4) пучка, выведенного через одно из полупрозрачных зеркал, и интенсивность Ij суммарного излучени , отклоненного дополнительной полупрозрачной пластиной, и величину /„ невзаимности рассчитывают из соотношени Ч« 2 arc cos К/2 fl ® К - степень ослаблени оптического излучени на пути после разделени пучков, прошедших акустооптнческую чейку, до места измерени интенсивности суммарного оптического нзлучрни I5. 2 ил.(54) METHOD OF OBSERVING OPTICAL PHASE IMPOSSIBILITY IN ACOUSTIC OPTICAL INTERACTION (57) The invention relates to the field of optical measurements and brain measurements used to study the effect of optical phase nonreciprocity in acousto-optic interaction in different media with different parameters of light and ecology and octane cosmetries. The aim of the invention is to improve the measurement of optical phase nonreciprocity in the case of acousto-optic interaction in the entire range of acoustic wave parameters studied. When implementing this method, two beams of light are formed by spatially separating the optical radiation of an external source using a translucent beam-making plate and directing the received beams into two translucent mirrors located on opposite sides of the acousto-optic cell on the same line with it, half the energy of the light beams that passed the acousto-optic cell , are output through semitransparent mirrors, and the parts of these beams reflected from the mirrors are combined on a translucent beam-splitting plate and sums The ary radiation propagating in the direction of the external source is deflected using an additional semi-transparent plate. Alignment translucent mirrors, measure the dependences of the intensities I., I of the light beams output through them, on the parameters of the acoustic wave, and set the mirrors to the position at which condition I./1 1 is fulfilled in the whole range of parameters of the acoustic wave, and then By changing one of the parameters of the acoustic wave in the investigated range, at selected values of this parameter, the intensity Ij (4) of the beam output through one of the semi-transparent mirrors is measured, and the intensity Ij of the total radiation, off An additional translucent plate and the magnitude of the nonreciprocity are calculated from the ratio соотнош 2 arc cos / / 2 fl К K - the degree of attenuation of optical radiation on the path after separation of the beams that have passed the acousto-optic cell, to the point of measuring the intensity of the total optical radiation I5. 2 Il.

113113

Изобретение относитс к области оптачеекизс измерений и может использоватьс дл изучени эффекта опти чйскоп фазовой иевзапммостп при акустооптическом взаимодействии в разных средах при различных параметрах световой и акустической волн,Целью изобретени лпл етсд повышение точности измерений оптической фазовой невзаимности при акустооптическом взаимодействии во всем исследуемом диапазоне параметров акусти чйской волны,The invention relates to the field of optic measurement and can be used to study the effect of the optical phase and inactivating the acousto-optic interaction in different media with different parameters of light and acoustic waves. The aim of the invention is to improve the accuracy of optical phase nonreciprocity measurements in the acousto-optical interaction in the whole range of acoustical parameters. waves

Па фиг, 1 приведена схема, по сн юща реализацию способа; на фиг,2экспериментально полученна зависимость величины оптической фазовой не взаимности if от амплитуды акустической волны и отн Pa Fig, 1 is a diagram explaining the implementation of the method; Fig. 2 experimentally obtained dependence of the magnitude of the optical phase non reciprocity if on the amplitude of the acoustic wave and

Способ реализуетс следующим образом .The method is implemented as follows.

Оптическое излучение внешнего ис точника 1, например лазера, пространственно раздел ют с помощью полупрозрачной светоделительной пластины 2 на два пучка одинаковой интенсивности I, и Ij, которые напрдцл ют на полупрозрачные зеркала 3 и 4,-расположенные по разные стороны акустооптической чейки 5 на одной пр мой с ней. Далее эти пучки направл ют с помощью зеркал 3 и- 4 в акустооптическую чейку 5 навстречу- одна другой . Половину энергии пучкой света, прошедших акустооптическую чейку 5, вывод т через полупрозрачные зеркала 3 и 4 на фотоприемники 6 и 7, а отраженные от зеркал 3, 4 части этих пучков совмецагот на полупрозрачной светоделительной пластине 2 и суммарное излучение, распростран ющеес в направлении внешнего источника 1, отклон ют с помощью дополнительной полупрозрачной пластины 8 на фотоприемник 9,The optical radiation of an external source 1, for example a laser, is spatially separated by a translucent beam-splitting plate 2 into two beams of the same intensity I, and Ij, which are impregnated into the translucent mirrors 3 and 4, located on opposite sides of the acousto-optic cell 5 on one side. my with her. Further, these beams are directed by means of mirrors 3 and-4 into the acousto-optic cell 5 towards each other. Half of the energy was transmitted through an acousto-optic cell 5 by a beam of light through translucent mirrors 3 and 4 to photodetectors 6 and 7, and reflected from mirrors 3, 4 parts of these beams were combined on a translucent beam-splitting plate 2 and the total radiation propagating towards an external source 1 is deflected with the aid of an additional translucent plate 8 onto the photodetector 9,

Поскольку величина эффекта невзаимности при акустооптическом взаимодействии крити-чна к углу между направлени ми распространени оптичес- кого излучени и акустической волны, необходимо, оба пучка света, проход щие через акустооптическуго че.йку 5 навстречу одна другой, распростран лись вдоль одной пр мой, образующей угол Брэгга с направлением заспространени акустической волны в акустооптической чейке на центральной частоте этой волны в иссле Since the magnitude of the nonreciprocity effect in the acousto-optic interaction is critical to the angle between the directions of propagation of the optical radiation and the acoustic wave, it is necessary that both beams of light passing through the acousto-optical beam 5 towards each other, propagated along one straight line, forming Bragg angle with the propagation direction of the acoustic wave in the acousto-optic cell at the central frequency of this wave in the study

7802 . .7802. .

дуемом диапазоне частот. Дл выполнени этого услови после- визуального совмещени на полупрозрачной све . тоделителыюй пластине 2 пучков света , отраженных от полупрозрачных зеркал 3, 4j возбуждают в акустооптической чейке 5 йкустическую волну. Угол между акустической волной и направg лением распространени пучков, поступающих на акустооптнческую чейку 5, выбирают из условий, брэгговского синхронизма на центральной частоте акустической волны в исследуемом диапазоне частот. При возбуждении в чейке 5 акустической волны пучки света испытывают дифракцию. Нулевые пор д-ки дифракции с выхода кycтooптиt ecкoй чейки 5 распростран ютс вдоль тойfrequency range. To fulfill this condition, post-visual alignment on translucent light. Single plate 2 beams of light reflected from translucent mirrors 3, 4j excite a acoustic wave in the acousto-optic cell 5. The angle between the acoustic wave and the direction of propagation of the beams arriving at the acousto-optic cell 5 is selected from the conditions of Bragg synchronism at the central frequency of the acoustic wave in the frequency range under study. When excited in cell 5 of an acoustic wave, light beams experience diffraction. Zero times of diffraction from the output of the eccentric ecke cell 5 propagate along that

0 же пр мой, что и падающие пучки, и,поступа на полупрозрачные зеркала 3 и4, частично вывод тс через них, а частично отражаютс в направлении полупрозрачной светоделительной пластины 2, С помощью фотоприемников 6,7 измер ют интенси.вности 1, 1 пучков, выведенных через зеркала 3, 4, Далее, юстиру зеркала 3, 4, измер ют зависимости интенсивностей I,, 1 этихThe same direct as the incident beams, and entering the translucent mirrors 3 and 4, are partially output through them, and partially reflected in the direction of the translucent beam-splitting plate 2. The intensity of 1 and 1 beams are measured using photo-detectors 6.7 derived through mirrors 3, 4, Next, the mirror alignment 3, 4 measures the dependences of the intensities I ,, 1 of these

0 пучков от амплитуды и частоты акустической волны и устанавливают зеркала в положение, при котором выполн етс условие во всем исследуемом диапазоне изменени параметров (амплитуд и частоты) акустической волны.После этого, измен один из параметров акустической волны, распростран ющейс в акустооптической чейке 5, при выбранных значени х этого параметра0 beams from the amplitude and frequency of the acoustic wave and set the mirrors to a position in which the condition is fulfilled in the entire range of parameters (amplitudes and frequencies) of the acoustic wave that is being varied. After that, changing one of the parameters of the acoustic wave propagating in the acousto-optic cell 5, at selected values of this parameter

Q измер ют фотоприемником 6 (7) интенсивность 1( луча света, выведенного через одно из полупрозрачных зеркал 3 или 4, а фотоприемникрм 9 интенсивность Ij суммарного излучени , отклоненного дополнительной полупрозрачной пластиной 8, и по отношению измеренных интенсивностей рассчитывают величину ц оптической фазовой невзаимности дл каждого выбранного значени параметра акустической волны , . Q is measured by photodetector 6 (7) with intensity 1 (a beam of light output through one of the semitransparent mirrors 3 or 4, and with photodetector 9 the intensity Ij of the total radiation deflected by the additional semi-transparent plate 8, and calculated using the optical phase nonreciprocity for each selected value of the acoustic wave parameter,.

Расчет этой величины основан на следующем. Дл двух лучей одинаковой « интенсивности, прошедших акустооптическую чейку во встречных направ- лени х и совмещенных в координатном и угловом пространствах, суммарна .интенсивность 1 может быть записана в виде ( 1)ФормулаThe calculation of this value is based on the following. For two rays of the same intensity, having passed the acousto-optic cell in opposite directions and aligned in the coordinate and angular spaces, the total intensity 1 can be written as (1)

,,

41 г(г) где I ; - интенсивность первого или (ti второго пучкаJ 1/ - фазовый набег между пучками . Так как в данном способе фазовый набег определ етс величиной оптической невзаимности, а интенсивноети интерферирующих лучей равны во всем диапазоне измерений, то при реализации способа по описанной выше схеме, использу соотношение (1), получим; где Ij - интенсивность суммарного лу ча на оптическом входе фотоприемника 9j I )(4) интенсивность лучей на оптическом входе фотоприемника 6 (7) (/ - величина оптической фазовой невзаимности вызванной акустооптичесКИМ взаимодействием; К - степень ослаблени оптического излучени на пу ти от зеркала 3 (4) до фотоприем-, ника 9. Конкретна реализаци данного спо соба заключалась в следующем, В качестве акустооптической среды был использован монокристалл TeOj и peaлизовывалась дифракци на медленных акустических волнах. Частота вводимого в кристалл звука равн лась 34 МГц В качестве полупрозрачных пластин и зеркал использовались металлизирован ные полупрозрачные стекл нные пластины , пропускающие 50% света. Источник оптического излучени ге нерировал дпнну волны света 0,63 мкм В качестве фотоприемньис устройств ис пользовались фотоэлектронные умножители одного типа. Размер интерферометра 1 м между зеркалами.41 g (g) where I; - intensity of the first or (ti of the second beam J 1 / - phase shift between the beams. Since in this method the phase shift is determined by the optical nonreciprocity value, and the intense interfering beams are equal in the whole measurement range, when implementing the method according to the scheme described above, using the ratio (1), we obtain; where Ij is the intensity of the total beam at the optical input of the photodetector 9j I) (4) the intensity of the rays at the optical input of the photoreceiver 6 (7) (/ is the value of the optical phase nonreciprocity caused by acousto-optical interconnection K is the degree of attenuation of optical radiation from mirror 3 (4) to the photodetector 9. Specific implementation of this method was as follows: A TeOj single crystal was used as an acousto-optic medium and diffraction was measured on slow acoustic waves. The sound introduced into the crystal was 34 MHz. As translucent plates and mirrors, metallized translucent glass plates were used, transmitting 50% of the light. The source of optical radiation was generated by a dpnn of 0.63 micron light waves. One type of photomultiplier tube was used as photoreception devices. The size of the interferometer is 1 m between the mirrors.

1345780 1345780

изобретени Способ наблюдени оптической фазовой невзаимности при акустооптическом взаимодействии, в котором пучок оптического излучени раздел ют на два пучка одинаковой интенсивности, направл ют их навстречу друг другу в кольцевой интерферометр, в одном из плеч которого размещена акустооптическа чейка, возбуждают в акустооптической чейке акустическую волну , распростран ющуюс под углом Брэгга к направлению распространени пучков, и пучки на выходе интерферометра совмещают, отличающийс тем, что, с целью повьшени точности измерений во всем исследуемом диапазоне параметров акустической волны, каждый пучок, прошедший акустооптическую чейку, раздел ют на два пучка одинаковой интенсивности, один из которых вывод т из интерферометра и измер ют его интенсивность I,, , , измен ют направление распространени пучков в интерферометре до достижени равенства отношени интенсивностей пучков, выведенных из интерферометра , во всем исследуемом диапазоне значений параметров акустической волны, суммарное излучение на выходе интерферометра направл ют вдоль пр мой, совпадающей с направлением распространени пучка исходного оптического излучени , часть суммарного излучени отклон ют и измер ют его интенсивность 1, при этом величину оптической фазовой невзаимности if определ5пот из соотношени V 2arccos Vly/l,(,, где К - степень ослаблени оптического излучени на пути после разделени пучков , прошедших акустооптическую чейку , до места измерени интенсивности суммарного оптического излуче- ни IJ. .The method of observing optical phase nonreciprocity in acousto-optic interaction, in which an optical radiation beam is divided into two beams of the same intensity, is directed towards each other in a ring interferometer, in one of whose arms the acousto-optical cell is located, excites an acoustic wave in the acousto-optical cell, propagates the Bragg angle to the direction of propagation of the beams, and the beams at the output of the interferometer are combined, characterized in that, in order to increase the accuracy measurements in the entire investigated range of acoustic wave parameters, each beam passing an acousto-optic cell is divided into two beams of the same intensity, one of which is output from the interferometer and its intensity I,, is measured, change the direction of propagation of the beams in the interferometer before reaching equality of the ratio of the intensities of the beams extracted from the interferometer over the entire investigated range of parameters of the acoustic wave, the total radiation at the output of the interferometer is directed along the straight line part of the total radiation is rejected and its intensity 1 is measured, the optical phase nonreciprocity value if determined5from the ratio V 2arccos Vly / l, (, where K is the degree of attenuation of optical radiation on the way after separation of the beams that have passed the acousto-optic cell, to the place of measurement of the intensity of the total optical radiation IJ. .