Таким образом, дефлекторы являются широкоапертурными устройствами. Диапазон Dfак на практике нередко ограничивается системой возбуждения акустических волн. Однако существуют и принципиальные ограничения полосы рабочих частот дефлектора, обусловленные природой акустооптического взаимодействия.
Если в качестве рабочего тела акустооптической ячейки использовать анизотропный кристалл, картина происходящих явлений усложняется по сравнению с рассмотренной, условия дифракции становятся зависимыми от взаимной ориентации направления распространения звука и оптической оси кристалла, положения плоскости поляризации света и т. п. При этом, однако, может быть заметно расширен диапазон изменения частоты звука, в котором выполняется условие Брэгга, а значит, и увеличен интервал углового положения дифрагированного луча при той же потребляемой мощности.
При помощи акустооптических устройств можно осуществлять не только однокоординатное, но и двухкоординатное отклонение светового луча. При этом дефлекторы с взаимно перпендикулярными плоскостями развертки могут быть совмещены в одной акустооптической ячейке. Число разрешимых положений акустооптического дефлектора может составлять 103–104, время переключения светового луча может составлять менее чем 1 мкс, причем развертка может осуществляться не только по набору фиксированных направлений, но и при непрерывном сканировании, что достигается ступенчатым или плавным изменением частоты акустических колебаний.
В акустооптических дефлекторах могут использоваться многие материалы, слабо поглощающие звуковые колебания и прозрачные в соответствующей области оптического спектра: плавленый кварц, халькогенидные и другие стекла различного химического состава, диоксид теллура (парателлурит), молибдат свинца, а также кристаллы КDР (калий дигидрофосфат).
Описание лабораторной установки
Структурная схема лабораторной установки представлена на рис. 5. Она состоит из следующих основных частей: источника когерентного оптического излучения 1; генератора высокой частоты 2, с выхода которого сигнал подается на акустооптическую ячейку 3; экрана 4 с нанесенными на нем измерительными линиями.
Рис. 5. Структурная схема лабораторной установки
Порядок выполнения работы
1. Расположить источник лазерного излучения таким образом, чтобы световой поток, пройдя акустооптическую ячейку, попал на экран с измерительными линиями.
2. Установив частоту около 30 МГц и выходную мощность на минимальное значение, включить генератор высокой частоты. Постепенно увеличивая выходную мощность, добиться появления дифракционных максимумов первого порядка.
3. Снять зависимость смещения одного из двух первых дифракционных максимумов от частоты генератора. Используя полученные данные и зная расстояние от экрана до акустооптической ячейки, построить зависимость угла отклонения первого дифракционного максимума от частоты акустической волны q(fак).
4. Измерить угловую ширину светового пучка первого дифракционного максимума φ. Пользуясь полученным значением и измеренной величиной сектора сканирования ∆q = (qmax – qmin), рассчитать число разрешимых положений исследуемого акустооптического дефлектора по формуле (4).
5. Используя результаты измерений, по формуле (1) рассчитать скорость акустической волны в акустопроводе (длину световой волны при этом считать равной 700 нм).
Содержание отчета
1. Структурная схема лабораторной установки.
2. Таблица значений и график зависимости угла отклонения рабочего дифракционного максимума от частоты генератора q(fак).
3. Рассчитанное значение числа разрешимых положений дефлектора N.
4. Рассчитанное значение скорости акустической волны в акустопроводе Vак.
5. Анализ полученных результатов.
Контрольные вопросы
1. Нарисуйте схему акустооптической ячейки, объясните назначение элементов.
2. Нарисуйте структурную схему акустооптического дефлектора, поясните принцип работы.
3. Назовите основные параметры, характеризующие работу акустооптических дефлекторов и пути их улучшения.
4. Каким образом можно увеличить сектор сканирования акустооптического дефлектора? Изменится ли при этом разрешающая способность?
5. Сравните между собой режимы дифракции, в которых может работать акустооптический дефлектор. Какой из режимов дифракции предпочтительнее?
6. Назовите материалы, используемые для создания акустопроводов и требования, предъявляемые к ним.
7. Каким образом можно осуществить двухкоординатное отклонение светового луча?
8. Назовите области применения акустооптических дефлекторов.
9. Назовите другие физические явления, на которых может быть основана работа оптических дефлекторов, проведите их сравнительный анализ.
1. Балакший, В. И. Физические основы акустооптики / В. И. Балакший, В. Н. Парыгин, Л. Е. Чирков. М.: Радио и связь, 1985.
2. Магдич, Л. Н. Акустооптические устройства / Л. Н. Магдич, В. Д. Молчанов. М.: Сов. радио, 1978.
3. Оптические устройства в радиотехнике: Учеб. пособие для вузов / Под ред. В. Н. Ушакова. М.: Радиотехника, 2005.
4. Егоров, Ю. В. Акустооптические процессоры / Ю. В. Егоров, К. П. Наумов, В. Н. Ушаков. М.: Радио и связь, 1991.
5. Носов, Ю. Р. Оптоэлектроника / Ю. Р. Носов. М.: Радио и связь, 1989.
6. Воскресенский, Д. И. Устройства СВЧ и антенны. Проектирование антенных решеток: Учеб. пособие для вузов / Д. И. Воскресенский. М: Радиотехника, 2003.
7. Справочник по элементам радиоэлектронных устройств / Под ред. В. Н. Дулина. М: Энергия, 1977.
8. Скляров, О. К. Волоконно-оптические сети и системы связи / О. К. Скляров. М.: СОЛОН-Пресс, 2004.
9. Акаев, А. А. Оптические методы обработки информации / А. А. Акаев, С. А. Майоров. М: Высш. шк, 1988.
Введение…………….…….………………………………………….…….……..3
Общие теоретические сведения…….…..……………………………….……….3
Лабораторная работа № 2…...…..………………………………………...….....10
Библиографический список………………………………..…………………...16
ОПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА В РАДИОТЕХНИКЕ
Методические указания
Составили:
Александр Александрович Лексиков
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.