Оптичні пристрої радіотехніки Методичні вказівки до лабораторних робіт, сторінка 3

9. Порівняйте акустооптичний модулятор із модуляторами світла, робота яких ґрунтується на інших фізичних принципах.

10. Назвіть сфери застосування акустооптичних модуляторів.

Лабораторна робота №2

Дослідження акустооптичного дефлектора

Мета роботи.Метою роботи є знайомство з пристроєм, принципом роботи та основними характеристиками акустооптичного дефлектора.

Загальні відомості про акустооптичні дефлектори

Рішення багатьох завдань оптичної обробки та зберігання інформації пов'язане з необхідністю просторового управління світловими пучками, що необхідно для формування зображення в системах лазерного телебачення, в системах пошуку та стеження за об'єктами, що рухаються, в блоках оптичної пам'яті ЕОМ і т. д.

Серед усіх відомих в даний час пристроїв, що відхиляють особливе місце займають акустооптичні дифракційні дефлектори (рис. 4), що володіють високою роздільною здатністю і гарною швидкодією. Вони дозволяють здійснювати безперервне сканування променя за довільним законом, так і дискретне перемикання в будь-яке з розв'язуваних положень. Все це, поряд із простотою конструкції та управління, низьким енергоспоживанням, невеликими розмірами, забезпечує таким дефлекторам найширше застосування. З усіх акустооптичних пристроїв дефлектори вивчені найбільш детально.

Принцип дії дифракційних дефлекторів заснований залежно від кута дифракції від частоти акустичної хвилі. При зміні частоти всі дифракційні максимуми, крім нульового, сканують по куту. Практично в дефлекторах використовується геометрія взаємодії, близька до ортогональної,режим дифракції – проміжний між режимами Рамана – Ната та Брегга. Кут сканування зазвичай не перевищує десяти градусів. Тому можна користуватися лінійним наближенням, звідки випливає, що кут сканування пропорційний діапазону зміни частоти

Зазвичай робітником є перший дифракційний максимум.

Мал. 4. Принципова схема однокоординатного дефлектора: а – вид збоку, б – вид зверху. 1 – падаючий світловий пучок; 2 – дифрагований пучок; 3 – акустооптичний осередок; 4 – п'єзоперетворювач; 5 – поглинач; 6 – коліматор; 7 – циліндричні лінзи; 8 – сферична лінза; 9 – вихідна площина (екран)

У принципі, для сканування можна використовувати як Раман-Натовську, і Бреггівську дифракцію. Але оскільки дифракція Рамана - Ната спостерігається на низьких частотах і діапазон Dfяк для неї зазвичай не перевищує кількох десятків мегагерц, то створити дефлектор з високими роздільною здатністю і швидкодією в цьому випадку неможливо. Крім того, у дефлекторі з Раман-Натовською дифракцією неминучі великі світлові втрати, тому що в робочий максимум перекачується не більше 33% світла, що падає. Недоліком Бреггівської дифракції є її кутова селективність. При Бреггівській дифракції розширення діапазону відхилення променя можна досягти при використанні розбіжної, а не плоскої звукової хвилі. Таку хвилю можна як сукупність плоских хвиль, спрямованих у межах деякого кутового інтервалу. Для заданої частоти звуку дифракція спостерігатиметься на тій компоненті звукової хвилі, для якої виконується умова Брегга. Очевидно, що чим більша розбіжність звукової хвилі, тим у більшому кутовому інтервалі можна відхиляти світловий промінь, змінюючи частоту звуку. Однак, зменшуєтьсядовжина акустооптичної взаємодії та для отримання тієї ж інтенсивності дифрагованого променя доводиться збільшувати інтенсивність звукової хвилі.

Для спостереження акустооптичного ефекту звукову хвилю в кристалі збуджують за допомогою акустоелектричного перетворювача, що є п'єзоелектричною пластинкою, прикріплену до кристала. Додаток до перетворювача змінної електричної напруги викликає механічні коливання пластинки і може збуджувати в кристалі звукові хвилі в широкому діапазоні частот, аж до десятків гігагерц, що йдуть в акустичний поглинач на протилежному кінці кристала (наприклад, епоксидна смола з наповнювачем, сплав вісмуту, сплав вісмуту. п.). Нині найкращі характеристики мають дефлектори, які у проміжному режимі дифракції.

Однією з найважливіших характеристик скануючого пристрою є кількість положень світлового пучкаN. Для одновимірного (однокоординатного) дефлектора

де j - Кутова ширина світлового пучка на виході з дефлектора. Використовується й інше, але цілком адекватне визначенняNяк числа світлових плям, що укладаються вздовж лінії сканування на екрані. Слід підкреслити, що кількість розв'язуваних положень є більш важливою характеристикою, ніж кут сканування, оскільки Dq можна збільшити або зменшити пасивними оптичними елементами (лінзами, призмами), алеNпри цьому не зміниться.

Якщо кут j обумовлений тільки дифракційними ефектами, пов'язаними з кінцевою шириною пучкаd,

тут m - коефіцієнт, що залежить від структури пучка та обраного критерію дозволу. Зазвичай використовується критерій Релея, і для однорідного пучка прямокутного перерізу m = 1.Зазначимо також, що у телебаченні дозвіл прийнято оцінювати кількістю чорно-білих пар ліній. Кожен роздільний по Релею елемент відповідає одній чорно-білій парі або двом лініям телевізійної термінології.

Після підстановки (3) і (5) у (4) отримуємо

де t=d/Vак – час проходження акустичної хвилі через апертуру світлового пучка.

Величина t визначає швидкодію дефлектора, оскільки не можна перевести скануючий промінь з одного положення в інше швидше, ніж за час, необхідний для того, щоб по всій апертурі встановилася акустична хвиля нової частоти.

Співвідношення, що пов'язує дві найважливіші характеристики – дозвіл і швидкодія, є основним теоретично дифракційних дефлекторів. З нього випливає, що є два шляхи підвищення роздільної здатності: збільшення ширини світлового пучкаdі розширення діапазону Dfак. Перший шлях є більш простим, хоча він пов'язаний з погіршенням швидкодії. Для розширення пучка використовується телескопічна система або призми, які розташовуються на вході комірки, що відхиляє. На виході осередку ставиться або ще один телескоп, що звужує пучок світла, або лінза, що фокусує дифраговане випромінювання в пляму на екрані.

АлтДТУ 419
АлтДУ 113
АмПГУ 296
АГТУ 266
БІТТУ 794
БДТУ «Воєнмех» 1191
БДМУ 172
БДТУ 602
БДУ 153
БДУІР 391
БелДУТ 4908
БДЕУ 962
БНТУ 1070
БТЕУ ПК 689
БрДУ 179
ВНТУ 119
ВГУЕС 426
ВлДУ 645
ВМедА 611
ВолгДТУ 235
ВНУ ім. Даля 166
ВЗФЕД 245
ВятГСХА 101
ВятДГУ 139
ВятДУ 559
ГГДСК 171
ГомГМК 501
ДДМУ 1967
ДДТУ ім. Сухого 4467
ДМУ ім. Скорини 1590
ДМА ім. Макарова 300
ДДПУ 159
ДальГАУ 279
ДВДГУ 134
ДВДМУ 409
ДВГТУ 936
ДВГУПС 305
ДВФУ 949
ДонДТУ 497
ДІТМ МНТУ 109
ІвДМА 488
ІДХТУ 130
ІжДТУ 143
КемГППК 171
КемДУ 507
КДМТУ 269
КіровАТ 147
КДКСЕП 407
КДТА ім. Дегтярьова 174
КНАГТУ 2909
КрасГАУ 370
КрасДМУ 630
КДПУ ім. Астаф'єва 133
КДТУ (СФУ) 567
КДТЕІ (СФУ) 112
КПК №2 177
КубДТУ 139
КубДУ 107
КузДПА 182
КузДТУ 789
МДТУ ім. Носова 367
МДЕУ ім. Сахарова 232
МГЕК 249
МДПУ 165
МАІ 144
МАДІ 151
МДІУ 1179
МГОУ 121
МДСУ 330
МДУ 273
МГУКІ 101
МГУПД 225
МГУПС (МІІТ) 636
МГУТУ 122
МТУСІ 179
ХАІ 656
ТПУ 454
НДУ МЕІ 641
НМСУ «Гірський» 1701
ХПІ 1534
НТУУ «КПІ» 212
НУК ім. Макарова 542
НВ 777
НДАВТ 362
НДАУ 411
НДАСУ 817
НДМУ 665
НДПУ 214
НДТУ 4610
НГУ 1992
НГУЕУ 499
НДІ 201
ОмДТУ 301
ОмГУПС 230
СПбПК №4 115
ПГУПС 2489
ПДПУ ім. Короленка 296
ПНТУ ім. Кондратюка 119
РАНХіГС 186
РОАТ МІІТ 608
РТА 243
РДДМУ 118
РДПУ ім. Герцена 124
РДППУ 142
РДСУ 162
«МАТІ» — РДТУ 121
РГУНіГ 260
РЕУ ім. Плеханова 122
РДАТУ ім. Соловйова 219
РязГМУ 125
РДРТУ 666
СамДТУ 130
СПбДАСУ 318
Інжекон 328
СПбГІПСР 136
СПбГЛТУ ім. Кірова 227
СПбДМТУ 143
СПбГПМУ 147
СПбДПУ 1598
СПбГТІ (ТУ) 292
СПбДТУРП 235
СПбДУ 582
ГУАП 524
СПбГУНіПТ 291
СПбГУПТД 438
СПбГУСЕ 226
СПбГУТ 193
СПГУТД 151
СПбГУЕФ 145
СПбГЕТУ «ЛЕТИ» 380
ПІМаш 247
НДУ ІТМО 531
СДТУ ім. Гагаріна 114
СахДУ 278
СЗТУ 484
СибАГС 249
СибДАУ 462
СибДІУ 1655
СибДТУ 946
СГУПС 1513
СібГУТІ 2083
СибУПК 377
СФУ 2423
СНАУ 567
СумДУ 768
ТРТУ 149
ТОГУ 551
ТДЕУ 325
ТДУ (Томськ) 276
ТДПУ 181
ТулДУ 553
УкрДАЖТ 234
УлДТУ 536
УІПКПРО 123
УрДПУ 195
УГТУ-УПІ 758
УГНТУ 570
УДТУ 134
ХДАЕП 138
ХДАФК 110
ХНАГГ 407
ХНУВС 512
ХНУ ім. Каразіна 305
ХНУРЕ 324
ХНЕУ 495
ЦПУ 157
ЧитДУ 220
ЮУрДУ 306

Повний список ВНЗ

Щоб надрукувати файл, скачайте його (у форматі Word).