Планарное акустическое устройство

 

Союз Сооетскнк

>704354

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕ Н И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Сациапистнческик

Респубпик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2603022/18-25

151) М.Кл.з б 02 F 1/33 с присоединением заявки—

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.11.80. Бюллетень М 41 (45) Дата опубликования описания 03.02.81 по депвм квобретеикй и открытий (53) УДК 535.511 (088.8) (72) Авторы изобретения В В. Букреев, М. И. Голиков, А. И. Гудзенко, Л. Н. Дерюгин, H. П. Литвинов, Л. А, Осадчев и А. А. Тищенко

Университет дружбы народов им. П. Лумумбы (71) Заявитель

ТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО„

1 "."

2 (54) ПЛЕНАРНОЕ АКУСТООП

Изобретение относится к средствам управления оптическим излучением, в частности к акустооптическим устройствам, и может быть использовано в малогабаритных системах интегральной оптики для осуществления операции свертки сигналов, модуляции, отклонения светового пучка и т. п.

Известны планарные акустооптические устройства, служащие для этих целей (1).

Принцип их действия основан на явлении дифракции оптической волноводной волны

Брэгга или Рамана-Ната на акустических поверхностных волнах. Такие устройства содержат подложку из оптическй прозрачного диэлектрика, обладающего фотоупру- 15 гимн свойствами, встречно-штыревые возбудители акустических поверхностных волн, нанесенные на подложку, несущий слой из диэлектрика, показатель преломления которого больше, чем у подложки, элементы 20 ввода излучения в оптический волновод, фоторегистрирующие элементы, объемные или планарные линзы, служащие для расширения оптического пучка до необходимых размеров. От размеров апертуры оптнческого пучка в области акустооптического взаимодействия зависит длительность радиосигналов, подлежащих обработке. Чем шире апертура, тем большей длительности радиосигнал можно обработать.

Ближайшим по своей технической сущности к заявляемому изобретению является планарное акустооптическое устройство, содержащее подложку с нанесенными на нее встречно-штыревыми возбудителями акустических поверхностных волн, несущий слой оптического волновода, дифракционную решетку для ввода излучения в оптический волновод, входные планарные линзы для расширения оптической волноводной волны до необходимых размеров ее апертуры в месте акустооптического взаимодействия, выходную собирающую планарную линзу и линейку фотоприемников. Кроме того, известное устройство содержит отражатели, служащие для симметризации устройства по его размерам (2).

Однако известное устройство имеет бо.пьшую длину светового пучка внутри волновода от места ввода излучения в волновод

;о места акустооптического взаимодействия. Этот недостаток обус.повлен тем, что входные планарные линзы не позволяют уменьшить габариты устройства в направлении распространения оптического пучка прн сохранении требуемых размеров его апертуры. Следствием этого недостатка является также то, что при больших длинах пути оптической волноводной волны от входа в устройство до места акустооптического

704354 гзаимо, !СЙ< тВ!!я пр1!Оорстаст;!Ополп. f < .,!;—

ПЫС 3МПЛПТУДПЫС П фаЗОВЫС !1С143ЖЕП!151 ПОля г поперечном сечении вследствие накапливающего эффекта расссяш!я па локг lrпь!х неоднородностях показателя прелом- 5 .!сп !я подлож!<п и несу щсго слоя ll пзмсrIcппя тол1цппы несущего слоя вдоль пут;! распространения оптической волны.

Целью изобре-.спия является умспьшсппс габар,!Тов f! улучшение шумовых xaP3!

Эта цель достигается тем, что входной расширитель выполнен в впдс отра катсльпой гофр1!ровапной структуры, штрихи которой ориентированы под углом, близким и

45 и направлениям распространения опти

-Ice!<0".I II 3r<) cTIr rccI(oÉ Волн, 33 o.: pa!K3Tcл: ной гофрированной структурой вдоль прямой, соединяющей центры дифракционной:- 0 решетки и oTpa>IcaTeльпой гофрированной структуры установлен поглотитель оптическ

Предлагае1!Ос IlaoupcTclt;rc поясняется 1срте>ком. На чертеже показаны подлож. ка 1 из диэлектрика, обладающего llpo- 30 зрачпостыо в заданном диапазоне,<<лип волн, пызоэффектом и фотоупругост! и, несущий слой 2 в виде тонкой пленки из оптически прозрачного диэлектрика с показателем преломления большим, чем у окружающих сред; гофрированная структура (дифракционная решетка) для ввода излучения от источника света в волпово:1, изготавливаемая травлением или какимлибо другим способом, область распростр-;:- 40 пения оптических волн па чертеже показана пунктирной линией; отражательная гофрированная структура 4, гофры которой ор:lEнтированы под углом, близким к 45, по огношепшо к направлению распространения 45 оптической и акустической волн; поглотитель 5 оптической волноводпой волны, выполненный в виде слоя железа, графита и т. п.; встречно-штыревой возбудитель б акустических поверхностных волн, нанесенный 50 на подложку (волнистыми линиями на чертеже показана область, в которой распространяются акустические поверхностпыс волны), плапарная собирающая линза линейка 8 фотоприемника. 55

Устройство работает следу1ащим образомм.

Пучок объемных оптических волн с помсщью гофрированной структуры 8 преобразуется в оптические волноводные волны, 60 которые, распространяясь по волноводу по оси g, попадают на отражательную гофр!— рованную структуру 4. Гофрированная структура 4 выполнена с малым линейным коэффпци<. нтом Отражения, поэтом ч уз!сп!!

l;, го. . св.та, падающии па структуру в па. :(!Ввлс<п!и осп д преобразуется в широкий и o:, распр< страняющийся от структур!

:. Направлении оси z. Часть узкого светок;го пучка, прошедшего через структуру - бсз отражен .:.я, поглощается поглотитслсм

5, TCM са:! 1ь1м i c lp;- IlrlloTca ш),cовь1с ол;1 кп, ! оторые моглп бы возникнуть вследствие

<:Tpaæår!rtÿ части прошс,<п1ей волны оТ крас3 подложш; lf несущего слоя в отсутстзиспоглотителя. Одчовремспно на пьезопрсобразоватсль 6 подается сигнал, фурье-изображение которого наблюдают с lr

Отметим некоторые особенности пзобрстс!шя. Во-первых, расстояние, пробегаемое

l, 1::llс этой апертуры. т. с. при ширине

3;!COTyprl порядка 3 с,!! длина пути оптп с;! о!"! Волны в волповоде уменьшается

I;рпмсрпо в три раза по сравнению с Ilpo-!

<.-frrrns!. О: умсп!Ппа!отся l! гаоариты вссгo и !3113p O акустооптпческого устройства.

Во-вторых, коэффициент отражения гоф, .ровапной структуры, определяемый глуб:

В.лп:иной удаления решетки от пучпостп

1,оллиматорпым устройствам, поэтому избигатсльпые свойства предлагаемого устройства в зависимости от частоты акустической волны по сравнению с прототипом не изменяются. Кроме того, локальной регулировкой глубины модуляции или удалс!шя решетки от пучности оптической волны «!!»â€” плитудно-фазовые распределения на сс в:1коде можно существенно улучшать. !1. так как длина пути оптической волны в заяв лясмом устройстве уменьшается, то его шумовые характеристики по стравнени1о с пр:

—,отппом ул< <шаются.

В-трcòaèõ, устройство допускает возмо кпост!. введения в него дополнительных элсмс1<гов в зависимости от его конкрет,I î,;; назначения. Так, например, при ввс !сl:! .:! В устно!! "ТВО двмх CIICTC! пьсзопрсосбрс,nnaTcлсй мы приходим к устройству акустооптпчсского конвейера.

В- ствертых, устройство допускает примспспие для изготовления подложки и несущего слоя материалов, не обладающих

П1 сзоактивпостью. Работоспособность vc 704354

Составитель Т. Горчакова

Текред А. Камышникова

Редактор Е. Месропова корректор С. Файн

Заказ 1752/66 Изд. № 605 Тираж 569 Подписное

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

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

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» ройства в таких случаях обеспечивается нанесением системы встречно-штыревых электродов на промежуточную тонкую пленку, обладающую необходимыми пьезосвойствами.

В-пяты., технология изготовления гофрированной стру ктуры проще технолопп, изготовления планарного коллиматора.

Формула изобретения

Планарное акустооптическое устройство, содержащее диэлектрическую подложку, нанесенные на нее несущий слой из диэлектрика с большим, чем у подложки, показателем преломления и один или несколько возбудителей акустических поверхностных волн, дифракционную решетку для возбуждения оптических волноводных волн, планарную фокусирующую линзу, линейку фотоприемников, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью уменьшения габаритов и улучшения шумовых характеристик за счет уменьшения длины пути оптической волноводной волны, входной расширитель оптической волны выполнен в виде отражательной гофрированной структуры, штрихи которой ориентированы под углом, близким к

45 к направлениям распространения акустпчсской и оптической волн, а за отражательной гофрированной структурой вдо,",: прямой, соединяющей центры дифракционной решетки и отражательной гофрированной структуры, установлен поглотитель оптических волн.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Гудзенко А. И., Курдюмов О. А., Осадчев Л. А. Акустооптические взаимодействия в планарных оптических волноводах и устройства на их основе. «Зарубежная радиоэлектроника». 1976, № 9, с. 55.

2. Journal of Quntum Electronics, vol.

QE-13! ¹ 4. 1977, р. 268 (прототип).