Акустооптическое отклоняющее устройство

 

АКУСТООПТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее регистр адреса и последовательно расположенные электрически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемьй напряжением, усилитель мощности , акустооптическую ячейку с . пьезопреобразователем, отличающееся тем, что, с целью повьршения точности отклонения лазерного луча и расширения диапазона работы устройства за счет перепрограммируемой перестройки углов отклонения оптического луча, в него введены оперативное запоминающее устройство, преобразователь частота-код,,постоянное перепрограммиг)уемое запоминающее устройство, сумматор, схема совпадения , реверсивный счетчик и управляемый генератор имцульсов, причем адресный вход оперативного запоминающего устройства подключен к выходу регистра адреса, ииформационньй вход - к выходу реверсивного счетчика , а выход - к входу параллельной записи реверсив1гого счетчика и к входу цифроаналогового преобразова§ теля, вход преобразователя частотакод подключен к выходу ВЧ-генератора, (Л а выход - к йервому входу сумматора, второй вход которого через постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство подключен к выходу рет истра адреса, первый выходчерез схему совпадения - к входу управляемого генератора импульсов, а второй выход - к управлякнцему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающего устройества .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РКСПУБЛИН (19) (11) Z(511 .G 02 F 1/33 с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbfTMA (21) 3627043/18-25 (22) 29.07.83 (46) 15.11.84. Бюл. В 42 (72) В.А.Пилипович, В.И.Сагайдак и Ю.И.Щербак (71) Институт электроники AH БССР (53) 535.8(088.8) (56) 1. Пилипович В.А., Сагайдак В.И. и др. Электронный блок управления дискретным акустооптическим дефлектором. Известия АН БССР, 1983, 9 3.

Сер. физ.-тех. наук, с. 121 124 °

2. Esehler Н. Schnell umtastbare . digital programmierbare Hoehfrequen1 . zgeneratoren zur Ausstenerung akustoopticsher Lichtablenker -Frequenz, 1972, Ь. 26, У 5, s. 124-129 (прототип). (54) (57) АКУСТООПТИЧЕСКОЕ ОТКЛОНЯЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее регистр адреса и последовательно расположенные электрически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемьпi напряжением, усилитель мощности, акустооптическую ячейку с пьезопреобразователем, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повы шения точности отклонения лазерного луча и расширения диапазона работы устройства за счет перепрограммируемой перестройки углов отклонения оптического луча, в него введены оперативное запоминающее устройство, преобразователь частота-код, постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство, сумматор, схема совпадения, реверсивный счетчик н управляемый генератор импульсов, причем адресный вход оперативного запоминающего устройства подключен к выходу регистра адреса, информационный вход — к выходу реверсивного счетчика, а выход - к входу параллельной записи реверсивного счетчика и к входу цифроаналогового преобразователя, вход преобразователя частотакод подключен к выходу ВЧ-генератора, а выход — к первому входу сумматора, второй вход которого через постоянI ное перепрограммируемое запоминающее устройство подключен к выходу регистра адреса, первый выход через схему совпадения — к входу управля" емого генератора импульсов, а второй выход — к управляющему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом ревер- . сивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающеro устройе" ства.

1124243

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь- зовано в оптоэлектронных запоминающих устройствах, лазерных дисплеях, лазерных устройствах ввода и вывода информации.

Известно акустооптическое отклоняющее устройство, содержащее последовательно электрически связанные регистр адреса, нелинейный цифроана- 10 логовый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и акустооптическую ячейку с пвеэопреобраэователем. Отклонение лазерного луча на угол g при прохож- 15 дении через акустооптическую ячейку осуществляется при возбуждении пьезопреобразователя ВЧ электрическим сигналом с частотой

f -= с

20 где 1 — скорость ультразвука в материале Ячейки; A — длина волны лазерног излучения. 25

Изменяя частоту управляющего сигнала, можно изменять угол отклонения луча °

Электрические сигналы с различ, ными частотами формируются при помощи ВЧ-генератора, управляемого напряжением, который представляет собой С-генератор, в колебательный контур которого включен варикап. Для получе35 ния на выходе отклоняющего устройства набора дискретно< позиций лазерного луча на варикап ВЧ-генератора, управляемого напряжением, подается ступенчатое напряжение от цифроаналогового преобразователя.

Для получения постоянного шага между позициями луча в устройстве используется нелинейный цифроаналоговый преобразоввтель, состоящий из 45 дешифратора, к выходам которого подключены транзисторные ключи. Нагрузкой ключей являются перестраиваемые реэистивные делители, выходы которых объеднненьг и подключены к варикапу генератора. Регулировкой величины сопротивления в делителях добиваются требуемой зависимости управляющего ступенчатого напряжения от двоичного кода адреса, тем самым обеспечивая равномерность позиций луча. Таким образом,,для каждой позиции луча при двухкоординатном отклонении необходимы два реэнстивных делителя (1) .

Описанное устройство имеет низкую точность отклонения луча вследствие взаимного влияния напряжений на резистивных делителях из-за токов утечки через ключи в закрытом состоянии, причем вследствие суммирования токов точность отклонения луча уменьшается при увеличении числа позиций. К недостаткам устройства следует также отнести невозможность автоматической перестройки рабочего диапазона частот и шага между позициями отклоненного луча в процессе работы, так как перестройка заключается в ручной регулировке большого числа подстроечных резисторов. Наличие взаимного влияния напряжений на резистивных делителях еще более усложняет настройку.

Наибопее близким по технической сущности к предлагаемому является акустооптическое отклоняющее устройство, содержащее последовательно электрически соединенные регистр адреса, цифро-аналоговый преобразователь, линеаризатор, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности и акустооптическую ячейку с пьезопреобразователем. В данном устройстве используется ВЧ-генератор с варикапом в колебательном контуре.

° Частота сигнала генератора зависит

3",. от величины управляющего напряжения, подаваемого на варикап. Для получения эквидистантного спектра частот управляющих ВЧ-сигналов для акустооптической ячейки используется линеаризатор, включенный между выходом цифроаналогового преобразователя и управляющим входом перестраиваемого

ВЧ-генератора (2j .

Основным недостатком данного устройства является низкая точность отклонения лазерного луча. Общим недостатком схем на основе генера- торов, управляемых напряжением, является уход частоты сигнала при изменении температуры окружающего воздуха. На стабильность частоты сигнала перестраиваемых генераторов

-могут также оказывать влияние изменения питающих напряжений и вибрации, которые приводят к изменению геометрических размеров, а следовательно, и к изменению резонансной частоты

1,,С-контура.

1124243

Существенно ухудшает точность отклонения лазерного луча ограниченное число диодно-резисторных цепочек линеаризатора, обеспечивающих кусочно-линейную зависимость управляющего напряжения для перестраиваемого генератора от двоичного кода адреса.

Увеличение числа цепочек вследствие из взаимовлияния, обусловленного обратными токами диодов, находящихся 10 в закрытом состоянии, не приводит к существенному увеличению точности адресации.

Кроме того, в таком устройстве исключена возможность автоматизированной перестройки диапазона углов отклонения луча и шага между позициями, так как перестройка сопровождается регулировкой подстроечных резисторов в диодно-резисторных це- 20 почках.

Цель изобретения — повышение точности отклонения лазерного луча и расширение диапазона работы устройства за счет перепрограммируемой перестройки углов отклонения оптического луча.

Поставленная цель достигается тем, что в акустооптическое отклоняющее утсройство, содержащее регистр адреса и последовательно расположенные электрически соединенные цифроаналоговый преобразователь, ВЧ-генератор, управляемый напряжением, усилитель мощности, акустооптическую ячейку с пьеэо-35 преобразователем, введены оперативное запоминающее устройство, преобразователь частота-код, постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство, сумматор, схема совпадения, реверсив-40 ный счетчик и управляемый генератор импульсов, причем адресный вход оперативного запоминающего устройства подключен к,выходу регистра адреса, информационный вход — к выходу ревер- 5 сивного счетчика, а выход. — к входу параллельной записи реверсивного счетчика и к входу цифроаналогового преобразователя, вход преобразователя частота-код подключен к выходу ВЧ-ге. 50 нератора, управляемого напряжением, а выход — к первому входу сумматора, второй вход которого через постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство подключен к выходу регист-55 ра адреса, первый выход через схему совпадения — к входу управляемого генератора импульсов, а второй выходк управляющему входу реверсивного счетчика, при этом выход управляемого генератора импульсов соединен со счетным входом реверсивного счетчика и управляющим входом оперативного запоминающего устройства.

Введение преобразователя частотакод совместно с постоянным запоминающим устройством и сумматором обеспечивает формирование сигнала коррекции, когда отклонение частоты ВЧ-сигнала управления акустооптической ячейкой превышает допустимую величину.

Введение оперативного запоминающего устройства совместно с реверсивным счетчиком и управляемым генератором импульсов обеспечивает формирование скорректированного двоичного управляющего слова для цифроаналогового преобразователя и его хранение в оперативном запоминающем устройстве, обеспечивая тем самым формирование требуемой частоты ВЧ-сигнала для точного отклонения лазерного луча в заданную позицию. Превышение числа разрядов кода адреса обеспечивает необходимую точность настройки частоты и, тем самым точность отклонения луча.

Кроме того, постоячное запоминающее устройство с возможностью элект-. рической смены информации позволяет производить перестройку рабочего диапазона углов отклонения луча и шага между позициями, которая легко поддается автоматизации с использованием ЭВИ.

На чертеже схематически изображено акустооптическое отклоняющее устрой- ство.

Устройство включает регистр 1 адреса, оперативное запоминающее устройство 2, цифроаналоговый преобразователь 3, ВЧ-генератор 4, управ». ляемый напряжением, усилитель 5 иощности, акустооптическую ячейку б с пьеэопреобразователем, постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство 7, реверсивный счетчик 8, управляемый генератор 9 импульсов, схему 10 совпадения, сумматор 11, преобразователь 12 частота-код.

ВЧ-генератор 4, управляемый напряжением, через усилитель 5 мощности подключен с пьезопреобразователю акустооптической ячейки 6. Выход оперативнОго запоминающего устройства 2 через цифроаналоговый преобраэатель 3 подключен к входу ВЧ-гене1124243 ратора, направляемого напряжением.

Выход регистра 1 адреса, подключен к адресному входу оперативного запоминающего устройства 2 и к входу постоянного перепрограммируемого запоми- 5 нающего устройства 7. Выход сумматора

11 через схему 10 совпадения подклю-. чен к управляющему входу генератора 9 импульсов, .первый выход которого . подключен к счетному входу реверсивного счетчика 8 и к управляющему входу оперативного запоминающего устройства, Второй выход сумматора 11 подключен к управляющему входу реверсивного счетчика 8, причем вход параллельной записи реверсивного счетчика 8 подключен к выходу оператичного запоминающего устройства. Первый вход сумматора 11 подключен к выходу преобразователя частота-код, вход которого подключен к выходу ВЧ-генератора, управляемого напряжением.

Второй вход сумматора подключен к выходу постоянного перепрограммируемого запоминающего устройства 7.

Настройка устройства заключается в записи в постоянное перепрограммируемое запоминающее устройство ,(ППЗУ) 7 последовательности кодов, обратных кодам частот, соответству- З0 ющих требуемым углам отклонения лазерного луча.

Устройство работает следующим образом.

Код адреса из регистра 1 адреса поступает на адресный вход оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) 2, Из ОЗУ 2, находящегося в режиме считывания информации, выбирается управ.. ляющее двоичное слово и подается на вход цифроаналогового преобразователя (ЦАП) 3 и на вход параллельной записи реверсивного счетчика 8, ЦАП 3 формирует управляющее напряжение 0, поступающее на генератор 4 ВЧ-сигналов, 4 с выхода которого ВЧ-сигнал поступает на вход преобразователя 12 часто. та-код и через усилитель 5 мощностина пьезопреобразователь,акустической

50 ячейки б, отклоняющей лазерный луч.

С выхода преобразователя 12 частотакод цифровой код частоты сигнала поступает на один из входов сумматора 11. По этому же коду адреса из

ППЗУ 7 выбирается обратный код требу- емой частоты, соответствующей отклонению луча в заданную позицию,который, поступает на второй вход сумматора 11..

Если позиция отклоненного луча соответствует заданной, код частоты ВЧсигнала на выходе преобразователя 12 частота-код совпадает с кодом требуемого значения частоты. В этом случае на всех выходных разрядах сумматора

11, подключенных к входу схемы 10 совпадения, формируются уровни сигналов логической 1, а на шине переноса сумматора 11 — уровень логического О.

Соответственно, на выходе схемы 10 совпадения формируется уровень сигнала логической 1, который обеспечивает выключенное состояние генератора

9 импульсов и режим считывания информации оперативного запоминающего устройства. По следующему коду адреса происходит описанный выше процесс отклонения луча в заданную позицию и сравнения кодов. При возникновении частотной расстройки происходит смещение положения отклоненного лазерного луча, вызванное уходом частоты сигнала; цифровой код частоты на выходе преобразователя частота-код совпадает с кодом требуемого значения частоты.

При этом хотя бы на одном выходном разряде сумматора 11 формируется уро-. вень сигнала логического О, а на выходе скемы 10 совпадения - сигнал логического О, который обеспечивает включенное состояние управляемого генератора 9 импульсов. Если уход частоты происходит в сторону ее уменьшения, т,е.. код частоты на выходе преобразователя частота-код меньше кода требуемого значения частоты, на втором выходе сумматора 11 формируется сигнал логического О, который переводит реверсивный счетчик 8 в режим сложения. Если уход частоты происходит в сторону увеличения ее значения, то на втором выходе сумматора 11 формируется сигнал логической 1 и реверсивный счетчик 8 переводится в режим вычитания. Импульсы с выхода управляемого генератора. 9 импульсов поступают на счетный вход реверсивного счетчика и на управляющий вход ОЗУ 2. По переднему фронту каждого импульса управляемого генератора 9 происходит формирование нового управляющего кода для ЦАП и запись этого кода в ОЗУ 2, а по заднему фронту - его считывание. Этот процесс длится до тех пор, пока код частоты сигнала с выхода преобразователя частот-код не совпадает с кодом требуемой частоты, т.е. лазерСоставитель А. Данилов

Редактор И. Рыбченко Техред И.Гергель КорректорИ. Иаксимишинец

Заказ 8275/35

Тираж 496

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1124243 8 ный луч отклонится в заданную поэи- влияние дестабилизирующих факторов цию. ПЬскольку дестабилизирующее вибраций, изменений температуры, влиянйе температуры, вибраций и т.д, питающих напряжений на точность вызывает медленный уход частоты отклонения лазерного луча за счет

ВЧ-сигнала, процесс подстройки не автоматической коррекции частоты оказывает влияния на быстродействие управляющего ВЧ-сигнала, что позволя.устройства.,ет повысить точность отклонения лазерного луча. Устройство обеспеТаким образом, в акустооптическом чивает точность отклонения луча не отклоняющем устройстве устраняется 10 более 1Х от шага между позициями.