Планарный акустооптический дискриминатор — SU 683459 (original) (raw)
О П И С А Н И Е (ц)683459ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Рвспублик(23) Приоритет СССР и изоб юллетень М ния 07,11.8 ио (43) Опубликовано 07.11.80. (45) Дата опубликования оп 3) УДК 621.382,82:) Заявител ерситет думумбы ж ы народо 4) ПЛАНАРНЫЙ АКУСТООПТИЧ ДИСКРИМИНАТОР 2) Авторы изобретения А. И. Гудзенко, Л Изобретение относится к средствам дляуправления оптическим излучением, в частности к акустооптическим устройствам, иможет быть использовано в малогабаритных системах интегральной оптики для обработки сигналов ВЧ или СВЧ диапазона,Известны балансные фазовые или частотные дискриминаторы электромагнитных колебаний ВЧ и СВЧ диапазонов, имеющиевысокую эффективность и улучшенные шумовые характеристики по сравнению с однотактными. Однако такие устройства обла тают значительными габаритами и весомиз-за необходимости применения колебательных систем на отрезках коаксиальныхили волноводных линий передачи Ц. Одним из возможных путей уменьшения габаритов и веса таких устройств является применение планарной акустооптики.Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому изобретению являются планарные акустооптические дискриминаторы, содержащие плоскую подложкуи расположенные на ней волноводную пленку, ортогонально расположенные возбудители акустических и оптических поверхностных волн, планарную собирающую линзупротив источника света и входы приемников света за ней 21,Однако такие устройства не обладают возможностью балансного измерения фазы поступающих на них акустических колебаний и, следовательно, малоэффективны, так как подвержены шумовым воздействиям,Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем балансного измерения фазы акустической частоты при помощи планарных акустооптических взаимодействий, что позволяет улучшить эффективность работы планарных акустооптических устройств, и, в частности, их шумовые характеристики.Это достигается тем, что на подложке дополнительно размещен, по меньшей мере, один однонаправленный возбудитель коллинеарно распространяющихся бегущих акустических волн, к одному из них подключен регулируемый фазовращатель и генератор вспомогательной частоты, к другому - генератор измеряемой частоты, а в точках сходимости дифракционных лучей разных порядков размещены противофазные входы приемников света.На фиг. 1 схематически изображен дискриминатор; на фиг. 2 - векторные диаграммы, поясняющие работу устройства.Дискриминатор содержит подложку 1 из кристаллического диэлектрика, обладаю.щего прозрачностью в заданном диапазоне оптических или ИК волн, пьезоэффектом и фотоупругостью (например из кристалличе-.ского кварца, ниобата лития и др.), песущий диэлектрический слой 2 в виде тонкой пленки из оптически прозрачного диэлектрика (например стекла, полистирола и др.), однонаправленный встречно-штыревой преобразователь (возбудитель) 3 поверхностных волн Релея вспомогательной частоты Й/2; регулируемый фазовращатель 4 для этой частоты планарной или объемной конструкции; однонаправленный встречно-штыревой возбудитель 5 волн Релея рабочей частоты Й, планарную линзу 6, два входа 7 приемного устройства (входами могут быть фотоприемники с последующими усилителями, полосковые волноводы или световоды для дальнейшего прохождения оптического сигнала и т. д.) поглотитель 8 акустических волн (например скос) для обеспечения режима бегущих волн, возбудитель 9 оптических поверхностных волн (на данном чертеже призменный, но может быть и решетчатый) для ввода оптических волн с частотой о. Направления распространения оптических и акустических поверхностных волн взаимно перпендикулярны.Устройство работает следующим образом.Свет от лазера через возбудитель 9 вводится в диэлектрический слой 2. Вспомогательная частота Й/2 от генератора вспомогательной частоты подается на возбудитель 3 через фазовращатель 4 и распространяется далее в виде бегущей акустической волны. Амплитуда ее такова, что в дифракционной картине Рамана-Ната возникают дифракционные лучи и соответствующие им каустики в фокальной линии линзы 6 с номерами +2 и - 2. Направления этих лучейЛ относительно нулевого равны з 1 п О=вЛ где Х - длина волны света в планарном волноводе, Л - длина акустических волн частоты Й, Частота оптических волн в этих лучах равна соответственно в+Й и о - Й, а фаза - л и +л, Основная частота Й подается на возбудитель 5 и также распространяется далее в виде бегущей акустической волны. Амплитуда ее такова, что в дифракционной картине Рамана-Ната возникают дифракционные лучи и соответствующие им каустики в фокальной линии линзы 6 с номерами +1 и - 1. Направления этих лучей относительно нулевого равныЬ81 п 6 - , т, е. совпадают с направленияЛми указанных выше лучей +2 и - 2. Частота оптических волн в лучах +1 и - 1 равна соответственно а+Й и к - Й, а фаза составляет - д/2 и +л/2, Таким образом, фазы, соответствующие вспомогательной и рабочей частотам, во время начала отсчета в дифрагированных лучах с одинаковыми зпа 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 б 0 65 ками отличаются соответственно на -- и2 х,+ - и при неооходимости могут быть от 2регулированы с помощью фазовращателя 4. При этом суммарные интенсивности в лучах одного знака, соответствующие частотам а+Й и о - Й на входах 7, одинаковы. Указанные фазовые и амплитудные соотношения поясняются векторными диаграммами (см. фиг. 2 а), где Е+ и Е+ - амплитуды напряженности поля дифрагированных световых лучей 2 и 1 порядков для вспомогательной и основной частот соответственно, а Е +и и Е., а - результирующие амплитуды. При изменении фазы рабочей частоты от первоначальной на величину Лср в одном из лучей напряженность поля оптических волн увеличивается, а в другом - уменьшается (см. фиг. 2 б), что может быть зарегистрировано с помощью приемников 7, противофазные входы которых (+) и ( - ) лежат в фокальной линии линзы 6.В случае, если амплитуды вспомогательной частоты Й/2, основной частоты Й или частоты лазера в, подаваемых на соответствующие возбудители 3, 5 и 9 изменяются в небольших пределах, то на обоих выходах 7 (+) и ( - ) напряжение будет изменяться в фазе, поэтому при противофазном подключении последующего усилителя эти изменения амплитуды усиливаться практически не будут. Таким образом, предлагаемое устройство действительно обладает пониженной чувствительностью к амплитудной модуляции, т. е. обладает повышенной помехоустойчивостью, а следовательно и эффективностью. Формула изобретения Планарный акустооптический дискриминатор, содержащий плоскую подложку и расположенные на ней волноводную пленку, ортогонально расположенные возбудители акустических и оптических поверхностных волн, планарную собирающую линзу, установленную напротив источника света и приемники света за ней, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем балансного измерения фазы акустической частоты, на подложке дополнительно размещены, по крайней мере, один однонаправленный возбудитель коллинеарно распространяющихся бегущих акустических волн, к одному из них подключен регулируемый фазовращатель и генератор вспомогательной частоты, к другому - генератор измеряемой частоты, а в точках сходимости дифракционных лучей разных порядков размещены противофазные входы приемников света.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе683459 Рог. о:Ещ о Еа+В=Ето - й Фи оставитель В. Масланников Текред А. Камышникова рректор В. Дод одцев едак Изд,601 ударственного комитет 113035, Москва, Жаказ 524/13НПО Поиск биография, пр. Сапунова 51. Хорвей А, Ф, Техника СВЧ, М, Сов, радио, т. 11, 1974.2. Гудзенко А. И. и др. Взаимодействия в планарных оптических волноводах и устройства на их основе. Зарубежная радиоэлектроника9, 1976, с. 55 - 67 (прототип),Тираж 569 Поди ясноССР по делам изобретений и открытийаушская наб., д. 4,15