Акустооптические устройства и их применение - Магдич Л.Н.
Скачать (прямая ссылка):
распространяющуюся в направлении оси [001 j кристалла. Преобразователь соединяется с поверхностью звукопровода методом холодной индиевой сварки в вакууме. Центральная частота равняется 160 МГц; полоса частот дефлектора составляет 83 МГц с неравномерностью 3 дБ. Размеры акустического столба: ЬхН- =7X1 мм. С противоположной от преобразователя стороны к звукопроводу присоединялась согласованная акустическая нагрузка. Акустооптический элемент помещал-
Рис. 3.6. Распределение интенсивности отклоненного дефлектором света (сплошная линия).
Два пятна разрешены по критерию Релея
ся в массивный медный корпус, обеспечивающий теплоотвод от ореобразователя и звукопоглотителя. Эффективность дефлектора достигала 50% на 1 Вт СВЧ мощности.
Оптическая система такого типа была рассчитана на работу с лазером Л Г-36. Размеры осей светового эллипса по уровню 1/е2 от интенсивности в центре составляли 30x0,16 мм. Диаметр отклоненного луча на выходе системы 0,3 мм. Потери света в оптической системе с дефлектором менее 30%.
На рис. 3.6 показано распределение интенсивности света в плоскости изображений (сплошная линия) при подаче на дефлектор двух сигналов, различающихся по
59
частоте на 163 кГц. Этот частотный Интервал соотве! ствовал двум разрешенным по критерию Релея пози циям (величина провала, разделяющего два соседни. максимума, составляла около 20% от их амплитуд). Рас пределение интенсивности каждого из пятен на рис. З.и показано штриховой линией. По критерию Релея дефлектор разрешает более 500 пятен.
3.5. Тепловые искажения в дефлекторе
Тепловые искажения в АОД проявляются сильнее, чем в АОМ Это объясняется тем, что световой пучок, проходящий через АОД обычно имеет малую расходимость. Выделение тепла при работ/ АОД приводит к искажению распределения светового поля дифрагп рованного пучка и к уменьшению разрешающей способности.
Тепловая деформация оптического пути дефлектора на молиб дате свинца, рассмотренного в предыдущем параграфе, исследован; в работе [24]. Коэффициент поглощения звука в молибдате свинца
Рис. 3.7. Искажения отклоненного света, вызванные нагревом кристалла дефлектора.
Пьезопреобразователь расположен слева.
мал, и в отличие от модулятора (см. § 2.4) нагрев звукопровода в дефлекторе обусловлен выделением тепла в пьезопреобразователе и поглотителе. В областях, непосредственно прилегающих к преобразователю и поглотителю, наблюдаются наиболее сильные искажения оптического пути. Это явление иллюстрируется фотографией отклоненного света на удаленном экране (рис. 3.7), которая получена при равномерном освещении апертуры дефлектора и подаче на его вход 3,2 Вт СВЧ мощности. Для того, чтобы разрешение дефлектора не зависело от подводимой 'мощности, целесообразно уменьшать его апертуру, экранируя края кристалла. Вне этих областей оптический путь изменяется очень незначительно. Экспериментально было показано, что это небольшое изменение - линейное, а следовательно, оно не влияет на разрешение дефлектора и приводит лишь к повороту дифрагированного излучения в плоскости дифракции при изменении СВЧ мощяости.
60
На рис. 3.8 представлена Ьртоскопйческая картина, йолучен-ная при равномерном освещении апертуры излучением, поляризованным под углом 45° к оси [001]. Интерференционные полосы являются изотермами, усредненными в направлении распространения света. Фотография сделана после 15-мин прогрева дефлектора при 3,2 Вт СВЧ мощности. Разность температур, соответствующая двум соседним полосам, равна 1,42°С.
Рис. 3.8. Изотермы кристалла дефлектора в направлении распростра-
пения света
* .-Приведенные результаты указывают на необходимость уменьшения мощности, требуемой для работы акустооптического устройства, и улучшения отвода тепла. В дефлекторах на молибдате свинца предпочтительно использовать необыкновенный луч как менее чувствительный к тепловым градиентам.
3.6. Дефлектор со сканируемым акустическим полем
В области Брэгга увеличение разрешающей способности дефлектора за счет расширения диапазона рабочих акустических частот возможно лишь при управлении угловым положением акустического поля при изменении его частоты [34, 35]. В этом случае ограничение частотного диапазона, связанное с угловой шириной звукового поля, снимается, и в дефлекторе может быть использован длинный преобразователь. Легко реализуемая на практике система сканирования акустического поля с помощью решетки фазированных преобразователей подробно рассмотрена в работе [35].
Пусть преобразователь представляет решетку, состоящую из М элементов длиной d/2, каждый из которых возбуждает звуковую волну, сдвинутую по фазе на 180° по сравнению с соседним (рис. 3.9,а). Общая длина преобразователя L=Mdj 2. Угловое распределение
61
амплитуды звукового поля 5(ф, X), излучаемого такт решеткой, в дальней зоне описывается выражением
S("p, *) = S+I(9)exp(f-^cos<p+1Ar) +
+ S-i(<p)exp cos
х Л '
где при <р< 1 и ер±1 "С 1
с /"л_ + 2 с 8,nf("i/A)(T -?±")] , V
5±1(<р)-- я 50 (nL/A)("p_?±,) " ?±i -- 7J-(3-14
Здесь So - амплитуда звукового поля в плоскости Х~ =0; угол ф отсчитывается от положительного направле ния оси X.
