Техника - молодёжи 1976-08, страница 46

ти, светодальномерах и других — необходимы гораздо более высокие частоты. И тут модулятор в виде конденсатора уже не построишь — слишком велика емкость. В подобных случаях модулятор размещают в резонаторах и иных хорошо известных элементах СВЧ-радиотех-ники.

Заметим, что одна из самых важных черт электрооптического эффекта — его исключительная широ-кополосность. Если отвлечься от таких в общем малоприятных факторов, как рассеяние части мощности управляющего электрического поля в кристалле, то он обеспечивает модуляцию излучения не только в радиодиапазоне и диапазоне СВЧ-коле-баний, но и в диапазоне миллиметровых, и субмиллиметровых, вплоть до оптических волн.

Акустооптическое сканирующее устройство. Все электрооптические вещества в большей или меньшей степени обладают фотоупругостью — скорость распространения света в них зависит от упругих напряжений, вызванных, скажем, внешним сжатием. Но на практике чаще используется другой метод деформации среды — за счет ультразвука. Вслед за электрооптическим модулятором акустооптическая ячейка — фотоупругий элемент, в котором возбуждается ультразвуковая волна, — относится к числу наиболее известных и распространенных устройств управления светом.

Конструкция ячейки также не отличается сложностью (рис. 3). К од

ному торцу фотоупругого кристалле (не обязательно электрооптического — выбор подобных материалов на редкость широк) приклеен пье-зоэлемент — источник ультразвуковых колебаний, а к другому — их поглотитель. Сбоку на ячейку, под углом к ее оси, падает лазерный луч. В отсутствие ультразвука он проходит через нее, не испытывая каких-либо видимых изменений. Но стоит только подать на пьезо-элемент переменное напряжение, как мы увидим вокруг основного выходящего луча множество дополнительных — дифракционных максимумов. Дело в том, что каждое сжатие или разрежение в кристалле, вызванные проходящими ультразвуковыми колебаниями, служит центром рассеяния света. А рассеянный свет в дальнейшем интерферирует, то есть волны с различных участков среды складываются. Если при этом сложении световые волны имеют противоположные фазы, они гасят друг друга, если же одинаковые — усиливают, образуется дополнительный луч. Все дополнительные лучи лежат в одной плоскости, расходятся веером, причем каждый из них образует с «соседями» равные углы.

Если увеличивать амплитуду ультразвука, меняя напряжение на пьезоэлементе, то можно заметить, что интенсивность дополнительных лучей повышается. И вот что любопытно: центральные, ближайшие к основному лучу, разгораются гораздо быстрее периферийных. Естественно, сам основной луч при этом

ДИСКРЕТНЫМ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИИ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

ЭЛЕКТРОДЫ

ЛАЗЕР

ЭКРАН, УСИЛЕННОЕ ИЗОбРАЖЕнИЕ

КРИСТАЛЛ двулуче ПРЕЛОМЛЯЮЩАЯ ПЛАСТИНКА 6

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СВЕТА

ПРОЗРАЧНЫЙ ПРОВОДЯЩИЙ слой

\ ПРОВС^ЯЩЕЕ ЗЕРКАЛО

ЛАЗЕР

ПОЛУПРОЗРАЧНОЕ

ЗЕРКАЛО КРИСТАЛЛ ФОТОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ПОЛУПРОВ^ИК

ЭКРАН, CAAtOE

ИЗОБРАЖЕНИЕ

затухает. При определенной амплитуде ультразвука он может быть полностью погашен. В таком случае большая часть света поступает в центральные дополнительные лучи. Их два — они симметрично расходятся вверх и вниз. Однако, направив входной лазерный луч на ячейку под заранее выбранным углом, один из них можно устранить. Этот-то режим работы акустооптической ячейки, при котором в дифракционной картине остается практически лишь один дополнительный луч, и используется в сканирующем устройстве.

При повышении частоты ультразвука f (но при постоянной амплитуде), то есть при уменьшении его длины волны, интересующий нас дополнительный луч будет все сильнее Уклоняться (угол Q). Следовательно, варьируя частотой, можно заставить его бегать вдоль вертикальной линии (рис. 4). Так действует одна ячейка. Однако, если взять их две, соорудить из них своеобразную схему развертки, то в принципе ничто не мешает придать лучу сложное движение (сканирование), как, скажем, у электронного пучка в кинескопе.

Акустооптические сканирующие ячейки широко применяются в оп-тоэлектронных системах. В качестве примеров можно привести лазерные телевизоры, системы представления и поиска, ввода и вывода информации в ЭВМ, оптические локаторы. Многие схемы контроля технологических процессов, измерения также нуждаются в подобных устройствах.

Дискретный электрооптический переключатель. Довольно часто, особенно в вычислительной технике, нет необходимости непрерывно сканировать лазерный луч, как это делает акустооптическая ячейка, а достаточно переключить его с одной фиксированной позиции на другую. Такое устройство можно построить на основе уже знакомых нам приборов. Посмотрите на рисунок 5 — там приведена схема четырехпози-ционного переключателя. По сути дела, он состоит из двух электрооптических модуляторов, у которых

7.

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИИ БЛОК ПАМЯТИ