Планарный акустооптический дискриминатор

 

О П И С А Н И Е (ii)683459

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 09.11.77 (21) 2541262/18-25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания 07.11.80 (51) М. Кл.

G 02F 1/33

Государственный комитет

СССР (53) УДК 621.382.82:

: 535.511 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

А. И. Гудзенко, Л. Н. Дерюгин, А. Н. Марчук, Л. А. Осадчев и А. А. Тищенко

Ордена «Дружбы народов» университет дружбы народов им. Патриса Лумумбы (71) Заявитель (54) ПЛАНАРНЫЙ АКУСТООПТИЧЕСКИЙ

ДИСКРИМИНАТОР

Изобретение относится к средствам для управления оптическим излучением, в частности к акустооптическим устройствам, и может быть использовано в малогабаритных системах интегральной оптики для обработки сигналов ВЧ или СВЧ диапазона.

Известны балансные фазовые или частотные дискриминаторы электромагнитных колебаний ВЧ и СВЧ диапазонов, имеющие высокую эффективность и улучшенные шу- 10 мовые характеристики по сравнению с однотактными. Однако такие устройства обла чают значительными габаритами и весом из-за необходимости применения колебательных систем на отрезках коаксиальных или волноводных линий передачи (1). Одним из возможных путей уменьшения габаритов и веса таких устройств является применение планарной акустооптики.

Наиболее близкими по технической сущ- 0 ности к предлагаемому изобретению являются планарные акустооптические дискриминаторы, содержащие плоскую подложку и расположенные на ней волноводную пленку, ортогонально расположенные возбудители акустических и оптических поверхностных волн, планарную собирающую линзу против источника света и входы приемников света за ней (21.

Однако такие устройства не обладают возможностью балансного измерения фазы поступающих на них акустических колебаний и, следовательно, малоэффективны, так как подвержены шумовым воздействиям.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем балансного измерения фазы акустической частоты при помощи планарных акустооптических взаимодействий, что позволяет улучшить эффективность работы планарных акустооптических устройств, и, в частности, их шумовые характеристики.

Это достигается тем, что на подложке дополнительно размещен, по меньшей мере, один однонаправленный возбудитель коллинеарно распространяющихся бегущих акустических волн, к одному из них подключен регулируемый фазовращатель и генератор вспомогательной частоты, к другому — генератор измеряемой частоты, а в точках сходимости дифракционных лучей разных порядков размещены противофазные входы приемников света.

На фиг. 1 схематически изображен дискриминатор; на фиг. 2 — векторные диаграммы, поясняющие работу устройства.

Дискриминатор содержит подложку 1 из кристаллического диэлектрика, обладаю683459 щего прозрачностью в заданном диапазоне оптических или ИК волн, пьезоэффектом и фотоупругостью (например из кристалличе-. ского кварца, ниобата лития и др.), песущий диэлектрический слой 2 в виде тонкой пленки из оптически прозрачного диэлектрика (например стекла, полистирола и др.), однонаправленный встречно-штыревой преобразователь (возбудитель) 3 поверхностных волн Релея вспомогательной частоты

2/2; регулируемый фазовращатель 4 для этой частоты планарной или объемной конструкции; однонаправленный встречно-штыревой возбудитель 5 волн Релея рабочей частоты Q, планарную линзу 6, два входа 7 приемного устройства (входами могут быть фотоприемники с последующими усилителями, полосковые волноводы или световоды для дальнейшего прохождения оптического сигнала и т. д.) поглотитель 8 акустических волн (например скос) для обеспечения режима бегущих волн, возбудитель 9 оптических поверхностных волн (на данном чертеже призменный, но может быть и решетчатый) для ввода оптических волн с частотой о. Направления распространения оптических и акустических поверхностных волн взаимно перпендикулярны.

Устройство работает следующим ооразом.

Свет от лазера через возбудитель 9 вводится в диэлектрический слой 2. Вспомогательная частота 0/2 от генератора вспомогательной частоты подается на возбудитель

3 через фазовращатель 4 и распространяется далее в виде бегущей акустической волны. Амплитуда ее такова, что в дифракционной картине Рамана-Ната возникают дифракционные лучи и соответствующие им каустики в фокальной линии линзы 6 с номерами +2 и — 2. Направления этих лучей

"Л относительно нулевого равны sin 0+a=— л где Х вЂ” длина волны света в планарном волноводе, Л вЂ” длина акустических волн частоты Р. Частота оптических волн в этих лучах равна соответственно в+Я и о — 0, а фаза — л и +л. Основная частота и подается на возбудитель 5 и также распространяется далее в виде бегущей акустической волны. Амплитуда ее такова, что в дифракционной картине Рамана-Ната возникают дифракционные лучи и соответствующие им каустики в фокальной линии линзы 6 с номерами +1 и — 1. Направления этих лучей относительно нулевого равны

A.

siI18@t —, т. е. совпадают с направленияЛ ми указанных выше лучей +2 и — 2. Частота оптических волн в лучах +1 и — 1 равна соответственно а+Я и к — Я, а фаза составляет — л/2 и +л/2, Таким образом, фазы, соответствующие вспомогательной и рабочей частотам, во время начала отсчета в дифрагированных лучах с одинаковыми зпа5

50 б0

65 ками отличаются соответственно на — — и

2 х, + — и при неооходимости могут быть от2 регулированы с помощью фазовращателя 4.

При этом суммарные интенсивности в лучах одного знака, соответствующие частотам а+Я и о — Я на входах 7, одинаковы.

Указанные фазовые и амплитудные соотношения поясняются векторными диаграммами (см. фиг. 2а), где Е и Š— амплитуды напряженности поля дифрагированных световых лучей 2 и 1 порядков для вспомогательной и основной частот соответственно, а Е+и и Е., а — результирующие амплитуды. При изменении фазы рабочей частоты от первоначальной на величину

Лср в одном из лучей напряженность поля оптических волн увеличивается, а в другом — уменьшается (см. фиг. 2б), что может быть зарегистрировано с помощью приемников 7, противофазные входы которых (+) и (— ) лежат в фокальной линии линзы 6.

В случае, если амплитуды вспомогательной частоты Р/2, основной частоты и или частоты лазера в, подаваемых на соответствующие возбудители 3, 5 и 9 изменяются в небольших пределах, то на обоих выходах 7 (+) и (— ) напряжение будет изменяться в фазе, поэтому при противофазном подключении последующего усилителя эти изменения амплитуды усиливаться практически не будут. Таким образом, предлагаемое устройство действительно обладает пониженной чувствительностью к амплитудной модуляции, т. е. обладает повышенной помехоустойчивостью, а следовательно и эффективностью.

Формула изобретения

Планарный акустооптический дискриминатор, содержащий плоскую подложку и расположенные на ней волноводную пленку, ортогонально расположенные возбудители акустических и оптических поверхностных волн, планарную собирающую линзу, установленную напротив источника света и приемники света за ней, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей nyòåì балансного измерения фазы акустической частоты, на подложке дополнительно размещены, по крайней мере, один однонаправленный возбудитель коллинеарно распространяющихся бегущих акустических волн, к одному из них подключен регулируемый фазовращатель и генератор вспомогательной частоты, к другому — генератор измеряемой частоты, а в точках сходимости дифракционных лучей разных порядков размещены противофазные входы приемников света.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

683459

9 ыг 7 э+ Я =Ею-Л 7 ь

Еа+ьь=Ето — ьь.

Фиг. 2

Составитель В. Масланников

Текред А. Камышникова

Корректор В. Дод

Редактор T. Колодцева

Заказ 524/13 Изд. № 601 Тираж 569 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

Типография, пр. Сапунова, 2

1. Хорвей А. Ф. Техника СВЧ. М. «Сов. радио», т. II, 1974.

2. Гудзенко А. И. и др. Взаимодействия в планарных оптических волноводах и устройства на их основе. «Зарубежная радиоэлектроника» № 9, 1976, с. 55 — 67 (прототип) .