SU638130A1 - Thin-film interferometer - Google Patents

Thin-film interferometer Download PDF

Info

Publication number
SU638130A1
SU638130A1 SU762410265A SU2410265A SU638130A1 SU 638130 A1 SU638130 A1 SU 638130A1 SU 762410265 A SU762410265 A SU 762410265A SU 2410265 A SU2410265 A SU 2410265A SU 638130 A1 SU638130 A1 SU 638130A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
wave
signal
waveguide
substrate
acoustic
Prior art date
Application number
SU762410265A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.И. Гудзенко
Л.А. Осадчев
В.Ф. Теричев
А.А. Тищенко
Original Assignee
Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы
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 Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы filed Critical Университет дружбы народов им.Патриса Лумумбы
Priority to SU762410265A priority Critical patent/SU638130A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU638130A1 publication Critical patent/SU638130A1/en

Links

Description

'Изобретение относится к технике измерений в оптическом и субмиллиметровом диапазоне волн, в частности к конструкции тонкопленочных интерферометров, и может быть использовано для измерения малых изменений температуры, слабых потоков энергии, показателей преломления газов и жидкостей.'' The invention relates to techniques for measuring in the optical and submillimeter wavelength range, in particular to the design of thin-film interferometers, and can be used to measure small temperature changes, weak energy flows, refractive indices of gases and liquids.

Известны двухлучевые интерферометры, в которых два луча образуются при направлении излучения от источника света на границу раздела двух оптических элементов и затем интерферируют в некоторой области пространства [1].Two-beam interferometers are known in which two beams are formed when the radiation from the light source is directed to the interface of two optical elements and then interfere in a certain region of space [1].

Ближайшим к описываемому изобретению по технической сущности является тонкопленочный интерферометр, содержащий тонкопленочный диэлектрический волновод со скошенными входным и выходным концами, расположенный на подложке из пьезоэлектрика, показатель преломления материала которой меньше показателя преломления несущего слоя волновода Интерференционная картина, по виду кото рой судят об изменениях температуры прилегающей к несущему слою среды, о величине слабых' потоков энергии,, падающей на несущий слой, о показателе преломления жидкостей и газов, обтекающие несущий спой, наблюдается в области перекрытия сигнального и опорного пучков, зависящей от тщательного подбора скошенного профиля несущего слоя.The closest to the described invention by technical essence is a thin-film interferometer containing a thin-film dielectric waveguide with beveled input and output ends, located on a substrate of piezoelectric, the refractive index of which is less than the refractive index of the carrier layer of the waveguide. The interference pattern, by the form of which judges the changes in the temperature of the adjacent to the carrier layer of the medium, the magnitude of the weak energy flows incident on the carrier layer, and the refractive index of the liquid awns and gas flowing around the bearing sing observed in the overlapping area of the signal and reference beams, which depends on the careful selection of beveled profile of the carrier layer.

Однако ввиду д©контролируемости профиля несущего слоя в процессе изготовления волновода обеспечить перекрытие пучков на выходе таких интерферометров крайне трудно. Кроме того, в известном интерферометре отсутствует возможность обработки информации о.параметрах исследуемых процессов радиотехническими средствами,' что существенно снижает скорость и точность измерений.However, in view of the controllability of the profile of the carrier layer during the manufacture of the waveguide, it is extremely difficult to ensure overlapping beams at the output of such interferometers. In addition, in the known interferometer there is no possibility of processing information about the parameters of the processes under study by radio engineering means, which significantly reduces the speed and accuracy of measurements.

Целью изобретения является обеспечение контролируемого перекрытия интерферирующих пучков и обработки сигнала радиотехническими средствами.The aim of the invention is the provision of controlled overlapping of the interfering beams and signal processing by radio engineering means.

Нель достигается за счет того, что в предлагаемом устройстве на границе раздела волновода и подложки со стороны выходного конца волновода расположен возбудитель акустических поверхностных волн.Nel is achieved due to the fact that in the proposed device at the interface between the waveguide and the substrate from the output end of the waveguide is the pathogen of acoustic surface waves.

На чертеже изображен предлагаемый тонкопленочный интерферометр, содержащий тонкопленочный Диэлектрический волновод 1, расположенный на подложке 2 из пьезо- ι электрика. Скошенный профиль Зв начале вопноводаявпяется элементом ввода интерферометра. Со стороны выходного конца 4 . волновода расположен возбудитель 5 акустических поверхностных волн.The drawing shows the proposed thin-film interferometer containing a thin-film dielectric waveguide 1 located on a substrate 2 of a piezoelectric. The slanting profile of the sound at the beginning of the water is an input element of the interferometer. From the output end 4. the waveguide is the pathogen 5 of the acoustic surface waves.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Излучение падающего пучка с частотой W (например от лазера) разделяется на два пучка на входном конце интерферомет>ра. При этом опорный пучок, образованный в результате отражения от границы раздела подложка - несущий слой, распространяется в подложке 2, а сигнальный пучок, представляющий собой волноводную оптическую вбпну, образуется в реВозможный диапазон Λθ изменений направления распространения сигнального, пучка, излученного в подложку, определяется диапазоном ΔΛ перестройки час5 тоты колебаний в акустической поверхностной волне:The radiation of an incident beam with a frequency W (for example, from a laser) is divided into two beams at the input end of the interferometer> pa. In this case, the reference beam formed as a result of reflection from the substrate - carrier layer interface propagates in the substrate 2, and the signal beam, which is a waveguide optical PFN, is formed in a possible range Λθ of changes in the propagation direction of the signal beam emitted into the substrate, is determined by the range ΔΛ tuning time 5 hours of vibration in an acoustic surface wave:

21ьл й д £3 ~ ...... . ,21st d £ 3 ~ ....... ,

VkMnn5in©Vk M n n 5in ©

Изменяя частотуД колебаний в акустической поверхностной волне (т. е. изменяя угол отклонения Q излученного в подложку сигнального пучка), можно до15 биться перекрытия опорного и сигнального пучков на выходе интерферометра. Излученный в подложку дифрагировайппий на бегущей акустической поверхностной волне сигнальный пучок имеет частотуBy changing the frequency of oscillations in an acoustic surface wave (i.e., by changing the deflection angle Q of the signal beam emitted into the substrate), it is possible to achieve overlapping of the reference and signal beams at the output of the interferometer. The signal beam emitted into the substrate by diffracting waves on a traveling acoustic surface wave has a frequency

W+Λ , что дает возможность осуществления гетеродинной обработки исследуемого сигнала, несущего информацию об изменении разности фаз сигнального и опорного пучков, по которой и судят об измене- ниях температуры прилегающей к несущему слою среды, о величине слабых потоэультате ввода излучения падающего пучка в несущий слой через его скошенный профиль. Поверхностная акустическая волна, возбуждаемая преобразователем 30 электрических колебаний в акустические, распространяется навстречу сигнальной оптической волне. При взаимодействии поверхностей акустической волны и оптической волноводной волны (сигнального 35 пучка) нарушается волноводный режим распространения оптической волны, и она излучается в подложку 2. Угол излучения в подложку зависит от частоты колебаний акустической волны Л: 40 •k в - ЙГС cos ---!W + Λ, which makes it possible to perform heterodyne processing of the studied signal, which carries information on the change in the phase difference of the signal and reference beams, which is used to judge the changes in the temperature adjacent to the carrier layer of the medium, and the weak values due to the input of the incident beam radiation into the carrier layer through his beveled profile. The surface acoustic wave excited by the transducer 30 of electrical vibrations into acoustic waves propagates towards the signal optical wave. When the surfaces of the acoustic wave and the optical waveguide wave (signal beam 35) interact, the waveguide mode of propagation of the optical wave is violated, and it is radiated into the substrate 2. The angle of radiation into the substrate depends on the frequency of the acoustic wave A: 40 • k in - GHS cos --- !

К Ии K and

где V where v - скорость распространения - propagation speed акустической вопньу acoustic yell 45 45 5 5 показатель преломления под- refractive index ложки^ - волновое число для оптичес- spoons ^ is the wave number for optical кой волны в вакууме: wave in vacuum: - волновое число, характеризующее бегущую волну моды гл, распространяющуюся в волноводе со скоростью is the wave number characterizing the traveling wave of the hl mode propagating in the waveguide with a velocity 50 fifty

ков энергии, падающей на несущий слой, о показателе преломления жидкостей и газов, обтекающих несущий слой.of energy incident on the carrier layer, on the refractive index of liquids and gases flowing around the carrier layer.

Claims (1)

Шобретение относитс  к текнике измерений в oriTHiecKOM и субмиллиметроБом диапазоне волн, в частности к конст рукции тонкопленочных интерферометров, и может быть использовано дл  изм ешга малых изменений температуры, слабых потоков энергии, показателей преломлени  газов и жидкостей. Известны двухлучевые интерффометры в которых два луча образуютс  при направлении излучени  от источника света на границу раздела двух оптических эле ментов и затем интерферируют в некоторой области пространства l . Ближайшим к описываемому изобретэШ1Ю по технической сущности  втшетс  тОЕКопленочный интерферометр, содержа- ший тонкопленонный диэлектрический волновод со скошенньа1и входным и выходны концами, расположенный на подложке из пьезоэлектрика, показатель препомлени  материала которой ru меньше показател  преломлени  несущего спо  волновода 1 Интерференционна  картина, по виду котО рой суд т об изменени х темпфатуры прилегающей к несущему слою среды, о величине слабых потоков энергии5 падающей на несущий спой, о показателе преломлени  жидкостей и газов, обтекаюшнт несущтй СЛОЙ5 кабтодаетс  в области перекрыти  сигнального и опорного пучков, зав1-1с щей от тщательного подбора ско шейного профют  несущего сло  Однако ввиду ; йёконтролируем(х;ти кро фил  несущего сло  в процессе изготов- пений волновода обеспечить перекрытие пучков на выходе таких интерферометров крайне трудно. Кроме того, в известном интерферометре отсутствует возможность обработки информации о параметрах ВС след емых процессов радиотех-ннческими средствами, что существенно снижает скорость и точность измерений. Целью изобретени   вл етс  обеспечй ние контролируемсго перекрыттвг интф фер11рующих пучков и обработки сигнала радиотехническими средствак и. 3 liesib достгааетс  за счет того, что Б предпагаемсж- устройстве на границе раздела вопновода и подложки со стороны Быходаого конца вопновода расположен возбудитель акустических noBqpXHocTHbix волн. На чертеже изойражен предлагаемый тонкоппеночыый интерферометр, содфжащий тонкоп71еночный Диэлектрический вопно вод 1, расположенный на подложке 2 иапьез электрика Скошенный профиль Зв начале во новода вп етс  элементом ввода интерф рометра. Со CTqjOHH вь 1ходного конца 4 волновода расположен возбудитель 5 акус тических поБВрхностньхх волн, Устройство работает следующим обра- Излучение падающего пучка с частото W (Hanpmviep от лазера) раздел етс  на два пучка на входном .конце интерферсмет ра. При этом опорный пучок, образованный в результате отрахчени  от границы раздела по пожка несущрй слой, распро страдаетс  в подлоносе 2, а сигнальный пучок представл ющий собой волноводную опт1-1ческую вблну, образуетс  в результата ввода излучени  падающего пучка в несущий спой через его скошенный прО(|)иль„ Поверхностна  акусти 1еска  волна, возбуждаема  преобразователем электрических колебаний в акуст1{ческие, распростра11Яетс  навстречу сигнальной оптической волне. При взаимодействии поверхностей акустической волны и оптической вопноводной волны (сигнального пучка) нарушаетс  волноводный режим распространени  оптической волны, и она излучаетс  в подложгсу 2„ Угол излучени  в подложку зависит от частоты колебаний акустической волны Л: k -S. в arc COS k n. о n V - скорость распространени  акустгтческой волны П показатель преломлени  под ложки: пг -$г вопиовое число дл  оптичес кой волны в вакууме: волновое число, жарактеризующее бегущую волну моды №, распростран ющуюс  Б волноводе со скоростью v CKoJ-k. 304 Возможный диапазон uQ изменений направлени  распространени  сигнального, пучка, излученного в подложку, опредед етс  диапазоном ДЛ перестройки частоты колебаний в акустича;кой поверхностной волне: . Q Измен   частоту Л колебаний в акустической поверхностной волне (т. е. измен   угол отклонени  Q излученного в подложку сигнального пучка), можно добитьс  перекрыти  опорного и сигнального пучков на выходе интерферометра. Излученный в подложку дифрагировайпиий на бегущей акустической поверхностной волне сигнальный пучок имеет частоту W+A , что дает возможность осуществлени  гет одинной обработки исследуемого сигнала, несущего информацию об изменении разности фаз сигнального и опорного ny4KOBs по которой и суд т об изменени х температуры прилегающей к несущему слою среды, о величине слабых потоков энергии, падающей на несущий слой, о показателе преломлени  жидкостей и газов, обтекающих несущий слой. Формула изобретени  Тонконленочный интерферометр дл  оптического и субмиллиметрового диапазона волн, содержащий подложку из пье- зоэлектрика с расположенным на ней тонкопленочным диэлектрическим волноводом со скошенным входным концом, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  контролируемого перекрыти  интерферирующих пучков, на границе раздела волновода и подложки со стороны выходного конца волновода расположен возбудитель акустических поверхностных волн. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Патент США № 3031914, кл, 356-110, опублик, 1962, 2„ Золотов Е, М. Тонкопленочный интерферометр. Квантова  электроника , 1976; т. 3, № 2, с, 453,The invention relates to a measurement technique in the oriTHieCKOM and submillimeter-wave range, in particular, to the design of thin-film interferometers, and can be used to measure small temperature changes, weak energy fluxes, and refractive indices of gases and liquids. Two-beam interferometers are known in which two beams are formed when the radiation is emitted from a light source to the interface between two optical elements and then interfere in a certain region of space l. The closest to the described invention is a technical entity that incorporates a film interferometer containing a thin-film dielectric waveguide with a skewed input and output ends, located on a piezoelectric substrate, the material preparification index of which ru is less than that of the carrier wave component 1, which is not the body that is part of the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body, which is not the body part, and the body is not. t about changes in the temperature of the medium adjacent to the carrier layer, on the magnitude of weak energy fluxes 5 incident on the carrier, on the refractive index liquids and gases, flow around the supporting LAYER 5 cabling in the area of overlap of the signal and reference beams, resulting in a careful selection of the carrier profile of the carrier layer, however, in view of; We control (x; ti croc carrier layer in the waveguide fabrication process) it is extremely difficult to overlap the beams at the output of such interferometers. In addition, the known interferometer does not have the ability to process information about the parameters of the sun of the following processes by means of radio engineering. and accuracy of measurements. The aim of the invention is to provide controlled overlapping of the interfering beams and signal processing by radio-technical means, and 3 liesib is due to the fact that We assume that the exciton noBqpXHocTHbix exciter is located at the interface between the vospod and the substrate on the side of the Bypass of the end of the vent. the input of the interferometer. With CTqjOHH at the first end of the 4th waveguide, the causative agent of 5 acoustic waves is located, the device works as follows The incident beam from the frequency W (Hanpmviep from the laser) is divided into two beams at the input end of the interfermeter. At the same time, the reference beam, formed as a result of the donning of the interface through the carrier layer, is propagated in the subplate 2, and the signal beam, which is a waveguide optical array, is formed as a result of inputting the incident beam into the carrier beam through its beveled edge ( |) or “Surface acoustic,” a wave, excited by a transducer of electrical oscillations into acoustic waves, propagates in the opposite direction of the signal optical wave. When the surfaces of the acoustic wave and the optical water wave (signal beam) interact, the waveguide propagation mode of the optical wave is disturbed, and it is radiated into the substrate 2 ". The angle of radiation into the substrate depends on the oscillation frequency of the acoustic wave L: k -S. in arc COS k n. о n V is the propagation speed of the acoustic wave P the refractive index of the substrates: pg - $ ppd number for the optical wave in vacuum: the wave number characterizing the traveling wave of mode no, propagating in the waveguide with the velocity v CKoJ-k. 304 The possible range uQ of changes in the direction of propagation of a signal, beam emitted into the substrate is determined by the DL range of tuning the frequency of the oscillations in the acoustic surface wave:. Q By changing the frequency L of the oscillations in the acoustic surface wave (i.e. changing the angle of deviation Q of the signal beam emitted into the substrate), it is possible to achieve overlap of the reference and signal beams at the output of the interferometer. The signal beam radiated into the substrate of diffraction on a traveling acoustic surface wave has a frequency W + A, which makes it possible to carry out a single processing of the signal under study, carrying information about the change in the phase difference between the signal and reference ny4KOBs on which it is judged about the temperature changes adjacent to the carrier layer the medium, the magnitude of weak energy fluxes incident on the carrier layer, the refractive index of liquids and gases flowing around the carrier layer. Invention A thin-film interferometer for the optical and submillimeter wavelength range, comprising a piezoelectric substrate with a thin-film dielectric waveguide with a beveled input end located on it, in order to provide a controlled overlap of the interfering beams at the waveguide and substrate interface from the side the output end of the waveguide is the causative agent of acoustic surface waves. Sources of information taken into account in the examination 1. US Patent No. 3031914, cl, 356-110, published, 1962, 2 "Zolotov E, M. Thin-film interferometer. Quantum Electronics, 1976; V. 3, No. 2, S, 453,
SU762410265A 1976-10-07 1976-10-07 Thin-film interferometer SU638130A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762410265A SU638130A1 (en) 1976-10-07 1976-10-07 Thin-film interferometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762410265A SU638130A1 (en) 1976-10-07 1976-10-07 Thin-film interferometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU638130A1 true SU638130A1 (en) 1980-05-25

Family

ID=20679192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762410265A SU638130A1 (en) 1976-10-07 1976-10-07 Thin-film interferometer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU638130A1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4147435A (en) Interferometric process and apparatus for the measurement of the etch rate of opaque surfaces
JPS6410957B2 (en)
JPH02257107A (en) Energy filter
JPH0432704A (en) Gap measuring instrument and surface shape measuring instrument
JP5232334B1 (en) Optical microphone
SU638130A1 (en) Thin-film interferometer
JP2000028722A (en) Method and apparatus for distance measurement by laser beam
JPH05346309A (en) Simultaneous measuring method for thickness of transparent thin film and sound speed
Yoneda et al. Laser probe for surface acoustic wave measurements
SU911168A1 (en) Optical vibrometer
US5424697A (en) Response correction for SAW filters
RU2497090C2 (en) Method for measurement of medium pulse pressure and device for its realisation (versions)
Palmer et al. Optical interferometry for measurement of Rayleigh and dilatational waves
JP2524799B2 (en) Light incident angle detector
Ho et al. Direct and indirect dual-probe interferometers for accurate surface wave measurements
SU1627836A1 (en) Twin double-beam interferometer for measuring coat thickness
JP2787345B2 (en) Two-wavelength light source element
JPH07159114A (en) Microdisplacement gage
SU1413422A1 (en) Acoustooptical displacement-measuring device
JPH1163919A (en) Minute displacement measuring equipment and its method
JPH02160221A (en) Two-frequency light generating source
SU1538057A1 (en) Device for measuring sound speed in liquids and gases
Lee et al. Suppression of higher harmonic generations of SAW in LiNbO3
SU1576840A1 (en) Fiber-optic vibration meter
SU1286961A1 (en) Two-frequency interferometer refractometer