Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Модуляторы со стоячей акустической волной



 

Модуляторы, в которых используются стоячие упругие волны, по своему назначению, принципу действия и характеристикам существенно отличаются от модуляторов на бегущих волнах и требуют отдельного рассмотрения. Их конструктивной особенностью является отсутствие поглотителя. Параллельные, хорошо обработанные грани ячейки образуют высокодобротный акустический резонатор, возбуждаемый на его собственных частотах fi = iv/2ω, где ω - апертура ячейки, i =1, 2, 3.... Стоячая волна возникает в результате интерференции излученной пьезопреобразователем волны с волной, отраженной от противоположной грани ячейки. Разновидностью таких АОМ являются устройства с двумя расположенными друг напротив друга преобразователями, которые генерируют стоячие или бегущие во встречных направлениях волны.

Для среды без потерь изменение показателя преломления под действием стоячей волны описывается выражением

.

Возможны различные подходы к описанию взаимодействия света со стоячей акустической волной. С одной стороны, это явление можно рассматривать как дифракцию света на неподвижной фазовой решетке, амплитуда которой изменяется во времени с удвоенной частотой ультразвука 2 f0, вследствие чего интенсивность света во всех дифракционных максимумах также меняется с частотой 2 f0. Другой подход основан на представлении стоячей волны в виде двух бегущих навстречу волн, имеющих одинаковую амплитуду и частоту. В этом случае эффект модуляции интенсивности света проявляется как результат биений дифрагированных волн, испытавших различный частотный сдвиг.

Отличительных особенностей модуляторов на стоячей волне состоит в том, что частота модуляции не связана со временем пересечения акустической волной светового пучка, вследствие чего не возникает необходимости в согласовании расходимостей взаимодействующих пучков. Это позволяет использовать широкие, хорошо коллимированные световые пучки и, таким образом, работать в области малых G, где эффективность модуляции может достигать практически 100%.

Частотная характеристика модулятора представляет собой ряд расположенных на равных расстояниях резонансных пиков, ширина которых Δf определяется добротностью акустического резонатора Qα . При малых потерях в резонаторе

где ρпр - амплитудный коэффициент отражения от грани с преобразователем (коэффициент отражения от противоположной грани можно считать равным единице). Таким образом, модуляторы на стоячих волнах являются узкополосными устройствами, которые допускают небольшую плавную перестройку частоты в пределах каждого резонансного пика и дискретную перестройку при переходе с одного резонанса на другой. Это является их основным недостатком, ограничивающим область применения лишь такими системами, в которых требуется синусоидальная модуляция света на фиксированных частотах (светодальнометрия, синхронизация мод лазера, уплотнение и разуплотнение информации в каналах оптической связи и др.).



Главное достоинство рассматриваемых модуляторов заключается в малой потребляемой мощности. Выигрыш по мощности, который дает стоячая волна по сравнению с бегущей, зависит от добротности акустического резонатора и может быть оценен по формуле

,

где аст и аб - амплитуды деформации в стоячей и бегущей акустической волне в центре ячейки (z = ω/2).

Отсутствие требования на согласование расходимостей пучков существенно облегчает достижение высоких частот модуляции. В отличие от широкополосных АОМ, здесь нет принципиальных ограничений для модуляции света во всем диапазоне частот ультразвука, где наблюдается акустооптическое взаимодействие.

 

 


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!