Электроника

АКУСТООПТИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА, устройстве, действие к-рых основано на взаимодействии эл.-магн. волн оптич. диапазона с акустическими в твёрдых телах и жидкостях. Действие большинства совр. А. у. основано нв использовании дифракции света на УЗ (акустооптиче-ской дифракции) в твёрдых телах. А. у. позволяют управлять характеристиками оптич. излучения (амплитудой, поляризацией, спектр, составом светового сигнала и др.), а также обрабатывать информацию, носителем к-рой является световая или акустич. волна. Осн. элемент А. у. — акустооптич. ячейка, состоящая из электроакустического преобразователя, возбуждающего акустич. волну, и свето-звукопровода, в объёме к-рого происходит дифракция света на этой волне. По функцией, назначению различают след. А. у.: модуляторы, дефлекторы, фильтры, процессоры и др.
Акустооптический модулятор— модулятор светв, принцип действия к-рого осн. на перераспределении световой энергии между проходящим и дифрагированным на акустич. волне светом. Такие модуляторы позволяют управлять интенсивностью и частотой оптич. излучения. Обычно используются модуляторы дифрагир. света, т. к. 100%-нвя модуляция проходящего оптич. излучения требует значит, акустич. мощностей. Осн. характеристики акустооптич. модулятора: эффективность — доля дифрагир. света; полоса пропускания V и быстродействие т. Быстродействие и мвкс. ширина полосы пропускания определяются временем прохождения акустич. волны через апертуру светового пучка: AfMJ1(C—1/t=v/L, где v — скорость распространения акустич. волны в светоэвукопроводе, L — толщина пучка акустич. волн. Выделяют пленарные акустооптич. модуляторы, действие к-рых осн. на взаимодействии оптич, излучения и поверхностной акустич. волны (рис. 1). Такие модуляторы используются в качестве активных элементов интегрально-оптических схем.
Принцип действия акустооптического дефлектора осн. на явлении акустооптич. дифракции или рефракции. Такие дефлекторы предназначены как для отклонения светового   луча   в   пространстве   в   заданных   фиксированных направлениях, твк и для непрерывной развёртки светового луча (сканеры). В дифракц. акустооптич. дефлекторе (рис. 2) угол отклонения дифрагир. луча меняется при изменении частоты акустич. волны. Такие дефлекторы осуществляют как однокоординатное, так и двух координатное отклонение светового луча. В последнем случае используются два скрещенных одномерных дефлектора, как правило, совмещённых в одной акустооптич. ячейке, в к-рой акустич. волны возбуждаются в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Осн. характеристики дифракц. акустооптич. дефлекторе: разрешающая способность — число различимых положений светового луча в пределах макс, углового перемещения; эффективность — отношение интенсивности отклонённого света к интенсивности падающего; быстродействие и связанная с ним полоса пропускания, представляющая собой диапазон частот акустич. волн, внутри к-рого возможна дифракция падающего света.
В рефракц. акустооптич. дефлекторе отклонение светового луча осуществляется вследствие искривления его пути при прохождении через среду с неоднородной деформацией (к-рая возникает под действием стоячей или бегущей акустич. волны). Такие дефлекторы являются низкочастотными устр-аами (частота вкустич. волн не превышает 0,5 МГц), осуществляющими развёртку светового луча по синусоидальному закону.
Акустооптический фильтр — оптич. фильтр, селективные св-ва к-рого обусловлены взаимодействием с мо-нохроматич. акустич. волнами лишь тех световых волн, длины к-рых с достаточной точностью удовлетворяют условию Брэгга. Такие фильтры позволяют выделять иэ широкого спектра оптич. излучения достаточно узкий интервал длин световых волн. Изменяя частоту акустич. волн, можно выделяемый интервал перемещать по оптич. спектру в широких пределах. Различают акустооптич. фильтры с колли-неарным (у к-рых направления распространения света и звука совпадают или противоположны) и с неколли неарным взаимодействием (рис. 3). Осн. характеристики акустооптич. фильтра: ширина полосы пропускания ДЛл и разрешающая способность, равная \}^,/кц, где >-о — длина световой волны в вакууме; диапазон оптич. перестройки, эффективность и быстродействие.
Акустооптический процессор, оптический процессор, в к-ром пространственно-временнвя модуляция оптич. излучения осуществляется с помощью дифракц. вкустооптич. дефлектора (рис. 4). Такие процессоры обеспечивают обработку информации в реальном масштабе времени в широком частотном дивпазоне (до 10 ГГц). Акустооптич. процессоры осуществляют след. операции: преобразование Фурье акустич. сигнала, нахождение взаимной корреляции заданной ф-ции с опорной, генерирование сигналов с заданной формой и пр. Применяются в устр-вах оптической обработки информации.
Наиболее распространёнными материалами, используемыми для создания А. у., являются спец. стёкла, а также монокристаллы Те02 и LiNbOi, прозрачные в видимом и ближнем ИК диапазонах; из материалов, прозрачных в дальнем ИК диапазоне, наибольшее применение получил Ge.