Оптоэлектроника - Карих Е.Д.
Скачать (прямая ссылка):
юй = ю + mQ, (14.17)
где ю - частота входного излучения, m = 0, ± 1, ± 2, к - номер максимума. В модуляторе Брегга дифрагировавший пучок имеет частоту, равную
rnd = ю + Q, (14.18)
если свет дифрагирует в направлении распространения звука, и частоту
юй = ю - Q (14.19)
при дифракции в противоположном направлении. Таким образом, изменяя частоту акустических колебаний Q(t), мы получаем модулированное по частоте оптическое излучение rn(t).
Оптические дефлекторы. Изменение частоты звуковой волны позволяет осуществлять пространственное сканирование светового пучка.
Направление пучка, соответствующего m-му дифракционному максимуму, определяется выражением:
sin 6m = m^— = m Af , (14.20)
n Л n v
где и - скорость звука, f - частота акустических колебаний. При изменении частоты f выходные световые пучки будут сканировать по углу.
Если используется первый порядок дифракции, то угол 61 невелик, и
6i » f . (14.21)
n и
При изменении частоты в полосе Аf пучок сместится на угол, равный
88
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
2
Ав1 = — Af. (14.22)
n и
Угловое разрешение дефлектора есть отношение угла сканирования Ав1 к угловой ширине светового пучка дв на выходе из ячейки:
N = — . (14.23)
дв
Если диаметр пучка равен а, то его дифракционная расходимость:
дв , откуда (14.24)
па
а
N »- Af. (14.25)
и
Отношение линейной апертуры светового пучка а к скорости распространения звука и представляет собой время, необходимое для установления новых параметров звукового колебания по всей апертуре светового пучка. Поэтому отношение а/и = т определяет быстродействие аку-
стооптического дефлектора. Таким образом, для параметра N имеем
N » TAf. (14.26)
Итак, при заданном быстродействии т разрешение акустооптиче-ского дефлектора может быть увеличено только за счет увеличения Af.
Для пространственного сканирования света чаще используется режим дифракции Брегга.Так как угол отклонения пучка в этом режиме равен удвоенному углу падения, с изменением частоты звуковой волны f необходимо изменять и угол падения света на ячейку вв с тем, чтобы условие дифракции Брегга по-прежнему выполнялось. В реальности это условие выполняется автоматически. Дело в том, что поперечный размер ячейки l конечен и поэтому звуковая волна имеет не плоский, а вы-
пуклый волновой фронт. Такую волну можно представить в виде суперпозиции плоских волн, распространяющихся в пределах некоторого угла. В этих условиях при изменении частоты f дифракция света будет происходить на той плоской составляющей, для которой при данном мгновенном значении частоты будет выполняться условие Брегга.
С помощью одной ячейки можно осуществлять не только однокоординатное, но и двухкоординатное сканирование света. Разрешающая способность акустооптических дефлекторов достигает 103 -104.
Оптические изоляторы. Устройства, называемые оптическими изоляторами, предназначены для подавления излучения, обратно отраженного от различных оптических элементов.
Изолятор содержит магнитооптическое вещество, помещенное в
89
PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version http://www.fineprint.com
соленоид (элемент Фарадея), и поляризатор р (рис. 14.4). Параметры элемента и ток через соленоид подбираются такими, чтобы после прохождения элемента вектор поляризации излучения повернулся на угол п/4 . После отражения от объекта O и повторного прохождения через элемент вектор поляризации повернется в ту же сторону еще на п/ 4. Результирующий угол поворота составит п/2 и отраженная волна не пройдет через поляризатор в направлении источника излучения.
р E H - O
Рис. 14.4. Оптический изолятор на основе эффекта Фарадея
U\Jl 4\JEk i 3\J2
r\E
Оптические транспаранты. По способу модуляции светового пучка различают электрически и оптически управляемые транспаранты.
Электрически управляемые транспаранты. В них используется так называемая х-у-адресация (иначе матричная или мультиплексная).
На тонкий слой модулирующей среды с обеих сторон наносят прозрачные проводящие полосы, так чтобы на противоположных сторонах они были ориентированы взаимно перпендикулярно (рис. 14.5). Подавая электрический сигнал на определенные шины, производят модуляцию светового потока, проходящего через данный элементарный участок транспаранта. Адресация может быть поэлементной или построчной, но в любом случае параллельная обработка информации исключена.
¦ТТТТТТТТТТ?.
Рис. 14.5. Схема электрически управляемого транспаранта
ААШШШ
Материалами для электрически управляемых транспарантов могут служить сегнетоэлектрическая керамика, жидкие кристаллы, ферриты, электрооптические кристаллы и другие вещества.
Оптически управляемые транспаранты. Оптически управляемый транспарант представляет собой пластинку электрооптического материала 1 с нанесенным на нее слоем фотопроводника 2 и двух прозрачных электродов 3 (рис. 14.6), к которым прикладывается напряжение U. Элемент помещают между поляризатором P и анализатором A. На элемент направляется считывающий пучок света Pin, для которого
