SU381179A1

SU381179A1 - GI ALL-UNION I 'fV; V, -Ff; -; ^, - ry., -'-: rr: -;, ^ f

Info

Publication number: SU381179A1
Application number: SU1324960A
Authority: SU
Inventors: И. Стрелков Б.
Priority date: 1969-04-21
Filing date: 1969-04-21
Publication date: 1973-05-15

Description

1one

Изобретение относитс к оптико-электроиике .FIELD: optical electroelectric.

Известно безвакуумное оптическое развертывающее устройство, содержащее последовательно расположенные на оптической оси три взаимно скрещенных линейных пол ризатора, между которыми размещены кристаллические фазовые пластины с управл емым набегом фазы.A vacuum-free optical scanning device is known, containing three mutually crossed linear polarizers sequentially located on the optical axis, between which crystalline phase plates with a controlled phase incidence are placed.

Цель изобретени - повышение разрешающей способности устройства. Достигаетс она тем, что в предлагаемом устройстве в качестве кристаллических фазовых пластин используютс плоскопараллельные пр моугольные фотоупругие пластины с укрепленными на их противоположных концах возбудител ми и поглотител ми коротких импульсов плоских ультразвуковых волн. Пластины ориентированы таким образом, чтобы возбуждаемые в них упругие волны распростран лись во взаимно перпендикул рных направлени х под ymOiM 45° к ос м пол ризаторов - при продольных волнах или параллельно ос м пол ризаторов - при поперечных волнах.The purpose of the invention is to increase the resolution of the device. It is achieved by the fact that, in the proposed device, plane-parallel rectangular photoelastic plates with exciters and absorbers of short pulses of plane ultrasonic waves fixed at their opposite ends are used as crystal phase plates. The plates are oriented so that the elastic waves excited in them propagate in mutually perpendicular directions under ymOiM 45 ° to the axis of polarizers — at longitudinal waves or parallel to the axis of polarizers — at transverse waves.

На чертеже представлена принципиальна схема предлагаемого устройства.The drawing shows a schematic diagram of the proposed device.

Между трем одинаковыми линейными пол ризаторами 1-3, установленными один за другим вдоль оси устройства, расположеныBetween three identical linear polarizers 1-3, installed one after the other along the axis of the device, are located

две одинаковые пр моугольные плоскопараллельные фотоупругие пластины 4 и 5.two identical rectangular plane-parallel photoelastic plates 4 and 5.

Пол ризаторы и пластины быть как можно ближе друг к другу дл укорочени оптического отверсти , создаваемого ими в процессе работы.The polarizers and the plates should be as close as possible to each other in order to shorten the optical hole created by them during operation.

Плоскости пропускани (оси) крайних пол ризаторов взаимно параллельны и установлены перпендикул рно оси среднего пол ризатора .The transmission planes (axes) of the extreme polarizers are mutually parallel and set perpendicular to the axis of the middle polarizer.

На каждой из пластин 4 и 5 укреплен с одной стороны пьезоэлектрический возбудитель 6 с металлическими электродами 7 и S, а с противоположной - поглотитель 9. Кроме того , в устройство входит генератор пар коротких видео- или радиоимпульсов с циклически измен ющейс относительной задержкой между импульсами каждой пары (на чертеже не показан). Один из импульсов каждойOn each of plates 4 and 5, a piezoelectric exciter 6 with metal electrodes 7 and S is fixed on one side and an absorber 9 on the opposite side. In addition, the device includes a generator of pairs of short video or radio pulses with a cyclically varying delay between each pulse pairs (not shown). One of the impulses of each

пары подаетс на электроды 7 и S пластины 4, а другой - на электроды 7 и S пластины 5. Этот генератор вырабатывает строчные импульсы . Продольные оси пластин 4 и 5, перпендикул рные гран м, на которых укреплены возбудитель 6 и поглотитель 9, должны быть установлены взаимно перпендикул рно. В случае возбуждени в пластинах продольных упругих волн их продольные оси должны составл ть угол 45° с ос ми пол ризаторов 1-3, аpairs are applied to electrodes 7 and S of plate 4, and the other to electrodes 7 and S of plate 5. This generator produces lower-case pulses. The longitudinal axes of the plates 4 and 5, perpendicular to the faces on which the pathogen 6 and the absorber 9 are fixed, must be installed mutually perpendicular. In the case of excitation of longitudinal elastic waves in the plates, their longitudinal axes should make an angle of 45 ° with the axes of polarizers 1-3, and

при поперечных упругих волнах - углы О и 90° соответственно.with transverse elastic waves, the angles are O and 90 °, respectively.

При отсутствии в пластинах механических напр жений предлагаемое устройство практически полностью задерживает параллельный пучок света, падающий на него со стороны пол ризатора / или 5 перпендикул рно плоскости этого пол ризатора, поскольку пол ризаторы 1 и 2, а также 2 и 3 взаимно скрещены.In the absence of mechanical stresses in the plates, the proposed device almost completely retains a parallel beam of light falling on it from the polarizer / or 5 side perpendicular to the plane of this polarizer, since polarizers 1 and 2 and 2 and 3 are mutually crossed.

При подаче от генератора строчной развертки на электроды 7 и S пластин 4 и 5 короткого видео- или радиоимпульса в этих пластинах возбуждаетс коротка плоска волна упругих механических колебаний, котора распростран етс со скоростью звука вдоль пластины от возбудител 6 к поглотителю 9, где она.затухает без отражений. Под действием механических напр жений, св занных с распростран ющейс упругой волной, в пластинах 4 i 5 возникает пьезоонтический (фотоупругий ) эффект, который про вл етс в том, что в области механического напр жени нластина становитс о птически анизотропной , причем величина двойного преломлени лучей пропорциональна амплитуде напр жени , нанравление оси двупреломлени совпадает с направлением этого напр жени . Поэтому при возбуждении в пластинах имнульса упругих колебаний, например, продольных, в каждой из них образуетс узка плоска двупреломл юща полоска, бегуща со скоростью звука от возбудител 6 к поглотителю 9, причем величина двупреломлени в пределах этой полоски распределена в соответствии с распределением механического нанр жени в бегущем акустическом импульсе, т. е. в соответствии с формой этого импульса, а оптическа ось двупреломлени внутри этой полоски совпадает с направлением ее движени , т. е. с продольными ос ми пластин 4 н 5, которые, как было указано выше, взаимно перпендикул рны и установлены под углом 45° к ос м пол ризатора 1-3. В случае использованн упругих поперечных колебаний оси двупреломлени в пластинах 4 и 5 составл ют угол 45° с направлением распространени волны, и поэтому взаимно перпендикул рные продольные оси пластин должны быть параллельны ос м пол ризаторов.When a short video or radio pulse is fed from the horizontal generator to the electrodes 7 and S of the plates 4 and 5, a short plane wave of elastic mechanical oscillations is excited in these plates, which propagates with the speed of sound along the plate from the exciter 6 to the absorber 9, where it snaps out without reflections. Under the action of mechanical stresses associated with the propagating elastic wave, in the plates 4 and 5 a piezo-optical (photoelastic) effect arises, which is manifested in the fact that in the field of mechanical stress, the nlastline becomes optically anisotropic and proportional to the amplitude of the voltage, the direction of the birefringence axis coincides with the direction of this voltage. Therefore, upon excitation of elastic oscillations, for example, longitudinal oscillations in the plates, in each of them a narrow flat birefringent strip is formed, running with the speed of sound from the exciter 6 to the absorber 9, and the magnitude of the birefringence within this strip is distributed in accordance with the distribution of mechanical stress. in a traveling acoustic pulse, i.e., in accordance with the shape of this pulse, and the optical birefringence axis inside this strip coincides with the direction of its movement, i.e., with the longitudinal axis of the plates 4 n 5, which, as mentioned above, are mutually perpendicular and set at an angle of 45 ° to the axis of polarizer 1-3. In the case of elastic transverse oscillations, the birefringence axes in plates 4 and 5 form an angle of 45 ° with the direction of wave propagation, and therefore, the mutually perpendicular longitudinal axes of the plates should be parallel to the axes of polarizers.

Таким образом, при подаче на электроды 7 и 8 пластин 4 и 5 короткого электрического импульса между пол ризаторами 1 Е 2, а также между нол ризаторами 2 и 3 по вл ютс две взаимно перпендикул рные плоские двупреломл ющие полоски с ос ми двупреломлени , расположенными под углом 45° к ос м пол ризаторов, бегущие во взаимно перпендикул рных направлени х.Thus, when a short electric pulse is applied to the electrodes 7 and 8 of the plates 4 and 5, two mutually perpendicular flat birefringent strips with birefringence axes appear between polarizers 2 and 3 and between the polarizers 2 and 3. angle of 45 ° to the axis of polarizers, running in mutually perpendicular directions.

Как известно, установленна между скрещенными пол ризаторами полуволнова фазова пластинка, ось которой составл ет с ос ми пол ризаторов угол 45°, поворачивает плоскость пол ризации проход щего через нее света на 90° и тем самым обеспечиваетAs is known, a half-wave phase plate mounted between crossed polarizers, the axis of which makes an angle of 45 ° with the polarizer axes, rotates the plane of polarization of the light passing through it by 90 ° and thus provides

максимальное пропускание света скрещенными пол ризаторами.maximum light transmission by crossed polarizers.

Поэтому, если толщина пластин 4 и 5 и величина двунреломлени , создаваемого в них бегущим импульсом механического напр жени , таковы, что разность хода между обыкновенным и необыкновенным лучами света, проход щими через двупреломл ющую область пластинки, равна или кратна нечетноеTherefore, if the thickness of the plates 4 and 5 and the amount of birefringence produced in them by a traveling impulse of a mechanical stress are such that the difference in the path between the ordinary and extraordinary rays of light passing through the birefringent region of the plate is equal to or a multiple of an odd

число раз половине длины волны света, то в этой области кажда из пластин эквивалентна полуволновой фазовой пластинке, обеснечива тем самым максимальное пропускание скрещенными нарами пол ризаторов 1, 2 и 2,If the number of times is half the wavelength of light, then in this region each of the plates is equivalent to a half-wave phase plate, thereby eliminating the maximum transmission of polarizers 1, 2 and 2 by crossed bunches,

3 света с данной длиной волны.3 lights with a given wavelength.

Бегущее оптическое отверстие в предлагаемом устройстве получаетс в точке видимого пересечени бегущих в пластинах 4 и 5 плоских взаимно перпендикул рных полосокThe running optical hole in the proposed device is obtained at the point of visible intersection of flat, mutually perpendicular strips running in plates 4 and 5

прозрачности, играющих роль оптических щелей , так как через пол ризаторы 2 и 3 свет проходит только в той части полоски прозрачности пластины 5, котора пересекаетс с перпендикул рным ей плоским пучком света,transparency, which plays the role of optical slits, since the polarizers 2 and 3 transmit light only in that part of the transparency strip of the plate 5, which intersects with a plane beam of light perpendicular to it,

прошедшим через полоску прозрачности пластины 4.Passed through a strip of transparency plate 4.

При каждом импульсном возбуждении пластин 4 и 5 это бегущее оптическое отверстие совершает развертку одной строки развертываемого изобрал :ени , которое проецируетс на предлагаемое устройство объективом в виде параллельного пучка света. Дл перехода от одной строки к другой моменты возбуждени пластины 5 должны смещатьс относительно моментов возбуждени пластины 4 на врем At each pulsed excitation of plates 4 and 5, this traveling optical opening sweeps one line of the deployed image: This is projected onto the proposed device with a lens in the form of a parallel beam of light. To move from one line to another, the moments of excitation of the plate 5 must be displaced relative to the moments of excitation of the plate 4 by time

д , А М ,d, AM,

VV

где h - рассто ние строками развертки; V - скорость распространени звука вwhere h is the sweep distance; V is the speed of sound propagation in

пластинах.plates.

В соответствии с этим генератор строчных импульсов должен вырабатывать пары импульсов с циклически измен ющейс от кадра к кадру относительной задержкой между импульсами на Д при каждом переходе от одной строки к другой.Accordingly, the horizontal pulse generator should produce a pair of pulses with a cyclic change from frame to frame of the relative delay between pulses by D each time it moves from one line to another.

Длительность ультразвуковых импульсов, излучаемых пьезоэлектрическими преобразовател ми в пластинах 4 и 5, определ етс требуемой разрешающей способностью развертки , т. е. необходимым диаметром бегущего онтического отверсти .The duration of the ultrasonic pulses emitted by the piezoelectric transducers in the plates 4 and 5 is determined by the required resolution of the sweep, i.e. the required diameter of the traveling ontic hole.

Бегущее оптическое отверстие диаметром а получаетс при длительности импульса механического напр жени в пластинах 4 и 5A running optical aperture of diameter a is obtained when the duration of the mechanical voltage pulse in the plates 4 and 5

Предмет изобретени Subject invention

Безвакуумное оптическое развертывающее 65 устройство, содержащее три последовательноVacuum-free optical sweep 65 device containing three in series

расположенных на оптической оси взаимно скрещенных линейных пол ризаторов, между которыми размещены кристаллические фазовые пластины с управл емым набегом фазы, отличающеес тем, что, с целью повышени разрешающей способности, в качестве кристаллических фазовых пластин используютс плоскопараллельные пр моугольные фотоупругие пластины с укрепленными на их противоположных концах возбудител ми и поглотител ми коротких импульсов плоских ультразвуковых волн, при этом пластины ориентированы таким образом, чтобы возбуждаемые в них упругие волны распростран лись во взаимно перпендикул рных направлени х под углом 45° к ос м пол ризаторов - при продольных волнах или параллельно ос м пол ризаторов - при поперечных волнах.mutually crossed linear polarizers arranged on the optical axis, between which crystal phase plates with controlled phase incidence are placed, characterized in that, in order to increase the resolution, plane-parallel rectangular photoelastic plates with reinforced at their opposite ends are used as crystalline phase plates by exciters and absorbers of short pulses of plane ultrasonic waves, while the plates are oriented in such a way that elastic waves were propagated in mutually perpendicular directions at an angle of 45 ° to the axes of the polarizers - when longitudinal waves or parallel to the axes of the polarizers - while transverse waves.

7 87 8