Акустооптическое устройство для сдвига частоты оптического излучения

 

АКУСТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СДВИГА ЧАСТОТЫ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ , содержащее акустооптическую ячейку, перестраиваемой генератор высокочастотных колебаний, электрически .связанный с названной ячейкой, и поляроид, расположенный на оптическом выходе акустооптической ячейки , отличающееся тем, что, с цел1 ю устранения пространственного и углового излучения на выходе устройства при изменении частоты сдвига и температуры окружающей среды оно дополнительно содержит вторую акустооптическую ячейку, аналогичную первой, электрически связанную с генератором, расположенную на выходе поляроида параллельно первой ячейке и повернутую относительно нее на 180 в плоскости дифракции, причем поляроид i СЛ и вторая акустооптическая ячейка рас .положены в области минимальной взаик ной расходимости дифрагированного и недифрагированного излучений на выходе первой ячейки.: 00 х о 00 ел 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

° 3 Л

РЕСПУБЛИК (193 (П) 3(511 С 02 F 1/33

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHGh6V СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В 1 (21) 2975052/18-25 (22) 08.08.80 (46) 07.08.83. Ввл. Ю 29 (22) С.Н.Антонов, В.И.Миргородский и В.В.Проклов (21) Ордена Трудового Красного

Знамени институт радиотехники и . электроники AH СССР (53) 535.511(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР по заявке М 2577359/25, кл. Я 02 F 1/33, 1978.

2. Патент США В 3897152, кл. (: 02 F 1/33, опублик. 1975 (прототип). (54)(57) АКУСТООПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ СДВИГА ЧАСТОТЫ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, содержащее акустооптическув ячейку, перестраиваеьый генератор высокочастотных колебаний, электри чески .связанный с названной ячейкой, и поляроид, расположенный на оптическом выходе акустооптической ячейки, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цел1.ю устранения пространственного и углового излучения на выходе устройства при изменении частоты сдвига н температуры окружающей среды оно дополнительно содержит вторую акустооптическув ячейку, аналогичную первой, электрически связанную с генератором, расположенную на выходе поляроида параллельно первой ячейке и повернутую относительно нее на 180 в плоскости дифракции, причем поляроид и вторая акустооптическая ячейка рас- Е. положены в области минимальной взаил ной расходнмости дифрагированного и недифрагированного излучений на выходе первой ячейки.

890854

2. Лкустооптическое устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно содерЖит два регулятора мощности высокочастотных колебаний, один из которых включен между генератором и первой акустооптической ячейкой, а другой — между генератором и второй акустооптической ячейкой.

1 2

Изобретение относится к акустооп- вторую акустооптическую ячейку, тическим устройствам, предназначенным аналогичную первой, электрически для сдвига частоты оптического излу- связанную с генератором, расположенчения в системах лазерного доппле-, ную на выходе поляроида параллельно ровского измерения скорости, в vcT- 5 первой ячейке и повернутую относиройствах, работающих на принципах тельно нее на 180О в плоскости оптического гетеродинирования и т.п. дифракции, причем поляроид и вторая

Известно акустооптическое устрой- акустооптическая ячейка расположены ство для сдвига частоты оптического в области минимальной взаимной расиэлучения, содержащее кристалл иэ ходимости дифрагированного и недифрафотоупругого материала, на противо- t о гированного излучений на выходе положных торцах которого расположены первой ячейки. первый и второй пьеэопреобраэователи Устройство может дополнительно в одном акустическом канале и содержать два регулятора мощности третий пьезопреобраэователь и пог- высокочастотных колебаний, один иэ лотитель звука в другом акустическом, 15 которых включен между генератором и канале Г1) ° первой акустооптической ячейкой, а

Наиболее близким по технической другой — между этим же генератором сущности к настоящему изобретению и второй акустооптической ячейкой. . является акустооптическое устройство На фиг. 1 представлена схема для сдвига частоты оптического излу- go устройства, а на фиг. 2 — векторная чения, содержащее акустооптическую диаграмма аниэотропной дифракции в ячейку, перестраиваемый генератор парателлурите. высокочастотных колебаний, электри- Устройство содержит первую акусчески связанный с названной ячейкой, тооптическую (AO) ячейку 1, вторую и поляроид, расположенный на опти- АО ячейку 2, поляроид 3, первый ческом выходе акустооптической ячей- регулятор 4 мощности, второй регуки (2 ). В этом устройстве частота лятор 5 мощности, генератор 6 ВЧ сдвига изменяется перестройкой час- колебаний и источник 7 оптического тоты генератора, однако это приводит излучения, в частности лазер, раск изменению угла отклонения дифра- положенный под углом Ерэгга к ячейгированнаго излучения. Кроме того, ке 1. AO ячейка 2 расположена на при изменении скорости звука в слу- выходе поряроида 3 в области миничае изменения температуры окружающей мальной расходимости двух световых среды также будет происходить изме- лучей на выходе ячейки 1, т.е. раснение угла отклонения. стояние между первой и второй ячейНедостатком известного устройства 35 ками — минимальное. является наличие пространственного Устройство работает следующим и углового смещения излучения при образом. изменении частоты сдвига и температу- На электрические входы ячеек 1 ры окружающей среды. и 2 от генератора 6 подается ВЧ сигЦелью изобретения является устра- 4О нал частоты g.. При этом в обеих нение пространственного и углового ячейках возбуждаются медленные сдвисмещения©излучения при выходе уст- говые звуковые волны, распространяюройства при изменении частоты сдвига щиеся вдоль оси 110 ячейки иэ параи температуры окружающей среды. теллурита параллельно и навстречу

Для достижения поставленной цели 4 друг другу. при подаче на Ао ячейв известном акустооптическом устрой- ° ку 1 плоскополяризованного излучения стве для сдвига частоты оптического с частотой м от лазера (7) происходит излучения, содержащем акустооптичес- анизотропная дифракция его на эвукокую ячейку, перестраиваемый генера- вой волне с поворотом плоскости потор высокочастотных колебаний, элект- ляриэации дифрагированного излучения рически связанный с названной ячей- . о. на 90О. При этом частота дифрагирокой, и поляроид, расположенный на ванного излучения сдвинута на частооптическом выходе акустооптической ту звуковой волны Я относительно ячейки, дополнительно устанавливают частоты w и распространяется под

890854

fno3

Составитель Масленников

Редактор П. Горькова Техред C,Мигунова : Корректор М. Демчик

Заказ 8139/4 Тираж 511 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 углом 8 к направлению распростране.ния луча. Этот угол небольшой, и дифрагированное излучение в непосредственной близости от ячейки 2 пространственно не разделено с недифрагированным излучением. Поляроид 3 ориентирован таким образом, что пропускает только дифрагированную часть излучения. После поляроида 3 излучение попадает на AO ячейку 2, где также претерпевает анизотропную диф- 10 ракцию на параллельно распространяющейся звуковой волне. Поскольку ячейка 2 повернута на 180 в плоскости дифракции, величина углового

I отклонения оптического луча во второй 15 ячейке равна величине углового отклонения в первой ячейке, но имеет про-. тивоположный знак, а поэтому направление распространения излучения, прошедшего через устройство, в целом не изменяется. Изменение угла отклонения в одной ячейке полностью компенсируется изменением угла отклонения в другой, поэтому при перестройке частоты и при изменении температуры сохраняется постоянство направ ления распространения выходного луча.

При дифракции оптического излучения во второй ячейке происходит дополнительный сдвиг его частоты на величину Q,,так что на выходе устрой- 30 ства частота излучения равна и +22 при этом плоскость поляризации его соответствует полиризации входного излучения. Эффективность дифракции в каждой ячейке регулируется с помощью двух независимых регуляторов мощности ВЧ колебаний. Для более детального пояснения работы устройства рассмотрим векторные диаграммы дифракции оптического излучения в анизотропных AO ячейках 1 и 2 (фиг.

2а и 2б, соответственно). Оси (110) и (001) на фиг. 2а и 2б соответствуют кристаллографическим осям ТеО>, из которого выполнены AO ячейки, векторы К„ обозначают волновые векторы падающего излучения, векторы

К 2 — дифрагированного излучения, векторы К и К 5 — волновые векторы звуко1 2 вых волн в первой и второй ячейках, 6 — угол отклонения дифрагированного луча.

В данном устройстве AO ячейки следует располагать в непосредственной близости друг к другу что позволяет практически полностью устранить параллельное смещение выходного излучения относительно входного.

В экспериментальном устройстве на ТеО2 центральная частота сдвига оптического излучения составляет

50 МГц, а перестройка частоты при эффективности дифракции 90% составила 10 МГц. Изменение направления распространения выходного излучения при перестройке в указанном диапазоне частот при нагреве кристаллов от

20 до 60ОС не наблюдалось с точностью измерений не ниже 10 рад.