Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Херман Й. -> "Лазеры сверхкоротких световых импульсов" -> 76

Лазеры сверхкоротких световых импульсов - Херман Й.

Херман Й., Вильгельми Б. Лазеры сверхкоротких световых импульсов — М.: Мир, 1986. — 368 c.
Скачать (прямая ссылка): lazerisverhkorotkihsvetovih1986.djvu
Предыдущая << 1 .. 70 71 72 73 74 75 < 76 > 77 78 79 80 81 82 .. 103 >> Следующая


SM

S(t) — входной сигнал; / — полупроводниковый лазер; 2 — планарный OB; 3, 5 — планар-лые волноводные линзы; 4 — встречно-штыревой преобразователь; 6 — линейка фотодетекторов; 7, S — поглотители ПАВ и оптического (недифрагировав-шего) пучка соответственно

Рис. 7.1. Схема ОИС-спект-роанализатора на ПАВ:

2

7

.169 чающего приемник входного электрического сигнала, смеситель и усилитель промежуточной частоты и встречно-штыревой преобразователь для возбуждения ПАВ; оптической волноводной системы, осуществляющей с помощью планарных волноводных линз формирование в OB параллельного пучка оптического излучения от внешнего состыкованного с OB полупроводникового лазера и фурье-преобразование пространственно-модулированного оптического сигнала; выходного преобразователя оптического сигнала в электрический, представляющего собой линейку или матрицу фотоприемников. Такой ОИС-спектроанализатор может быть выполнен в виде гибридной ОИС на основе планарного OB из ниобата лития либо аморфного диэлектрика (например, Ta2O5 или ХСП) с изолирующим слоем SiO2 на кремниевой подложке, состыкованной с полупроводниковым лазером и матрицей фотоприемников [83].

Основными характеристиками ОИС-спектроанализатора являются разрешение по частоте б/, ширина полосы частот Af и центральная частота /о высокочастотного сигнала, относительная ширина спектра излучения 6 АД полупроводникового лазера, тесно взаимосвязанные с оптическими и геометрическими параметрами ОИС: апертурой D, фокусным расстоянием планарной линзы F, линейным размером s элементарного фотоприемника в матрице. Методика расчета акустооптического ОИС-спектроанализатора подробно рассмотрена в [20]. Анализ показывает, что линейный размер фотоприемника s должен быть не меньше дифракционного изображения волноводного пучка в фокальной плоскости линзы, осуществляющей его фурье-преобразование, и не должен превышать линейного смещения фокального пятна, соответствующего минимальному разрешению по частоте б/:

pXFln* (7.1)

где V3 — скорость ПАВ; р — числовой множитель (обычно р» 1,4). Для обеспечения максимальной дифракционной эффективности оптического излучения в OB, теоретически равной в режиме брэгговской дифракции 100%, апертура встречно-штыревого преобразователя ПАВ должна быть

L>2/z*A2/A, (7.2)

где А — длина ПАВ. Угловая расходимость АО входного волноводного пучка в планарном OB, падающего на фазовую дифракционную решетку, индуцированную ПАВ, не должна превышать дифракционной расходимости пучка в OB:

ЛЄ<6 f XInvi = XIn* D. (7.3)

Это условие выполнить довольно трудно (типичное значение АО согласно (7.3) составляет 0,05 мрад). Однако на практике более существенное ограничение на разрешение по частоте б/ накладывает минимальный размер фотоприемника s. Поэтому условие (7.3) может быть сведено к более простому: A0<s//7, что неслож-

но Рис. 7.2. Зависимости относительной ширины элементарного фотодетектора s/F (1), оптической апертуры D (2) и ширины спектра излучения &Х лазера (J) от частотного разрешения б/ спектроанализатора [20]

S/F 0 1 2 J 4 S
I I I і і
0,6 - I 1 /-
0,5 \ /у-
_<—- ___^___ / /
OA - У—
rI і
OJ - \ // I
V/ I
0,2 - I I
I J 2 -
0,1 - /' I
Т" I і і I » і

S\,HM

S

но выполнить на практике (при S= 12 мкм и F=27 мм Д6<0,44 мрад). При этом относительная ширина спектра излучения полупроводникового лазера 6АД не должна превышать относительного разрешения o///o- ~

Зависимости величин s/F, D и 6A, от б/, с помощью которых можно рассчитать основные характеристики ОИС-спектроанализа-тора, приведены на рис. 7.2. Для типичных параметров спектроанализатора на основе ниобата лития (А, = 0,83 мкм, п* = 2,17, Va = 3,5 • IO3 м/с, /о = 600 МГц) находим, что разрешению б/= = 4 МГц соответствует значение s//7=0,44-Ю-3 при минимальном диаметре оптического пучка D—1,2 мм и 6A. = 5,54 нм- При этом для размера фотоприемника S= 12 мкм фокусное расстояние планарной линзы, осуществляющей фурье-преобразование, F= = 27,27 ,мм, а для s = 7,5 мкм F= 17,05 мм. Для повышения разрешения по частоте б/ до 1 МГц необходимо уменьшить отношение s/F до 0,11-IO-3, что при s = 7,5 мкм соответствует фокусному расстоянию планарной линзы .F = 68,18 мм, оптической апертуре D = 5 мм и 6Х=1,36 нм. Реализация ОИС-спектроанализато-ров с такими характеристиками на основе ниобата лития оказывается затруднительной и дорогостоящей по технологическим причинам.

Разработаны, реализованы и исследованы ОИС-спектроанализаторы на основе ниобата лития У-ереза с разрешением S/ = = 4 МГц в полосе Д/ = 500 МГц с центральной частотой f0 = = 1 ГГц и динамическим диапазоном до 40 дБ [83]. Технология изготовления и требования к отдельным элементам ОИС-спектроанализаторов такого типа подробно рассмотрены в [20]. В качестве планарных линз в спектроанализато-рах находят применение фокусирующие волноводные элементы различного типа: линзы Лунеберга, геодезические, дифракционные линзы, в том числе линзы Френеля. Для расширения полосы частот обрабатываемых сигналов используются многоэлементные и аподизированные встречно-штыревые преобразователи ПАВ.
Предыдущая << 1 .. 70 71 72 73 74 75 < 76 > 77 78 79 80 81 82 .. 103 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed