175448. lajstromszámú szabadalom • Akusztooptikai fényintenzitás modulátor többszörös fényáthaladással
3 175448 4 villamosimpedancia — illesztési problémákhoz vezet. Az átalakítóra kapcsolható villamos teljesítmény nagyságát az átalakító dielektromos és mechanikus veszteségi tényezője miatt fellépő hőhatás korlátozza. Ezen okok miatt a gazdaságosan kivitelezett akusztooptikai modulátoroknál az elsőrendű nyalábra vonatkozó fényhasznosítási tényező 30% alatt marad. A találmány célja olyan megoldás biztosítása, amely lehetővé teszi az akusztooptikai intenzitásmodulátor diffrakciós hatásfokának megnövelését, a belépő fénynyalábnak (egyben a nulladrendű nyalábnak) az akusztooptikai kölcsönhatás síkjára merőleges síkban, az ultrahangtéren, valamely optikai rendszerrel való többszörös átvezetésével és ezzel kiküszöbölve a fenti nem gazdaságos módszereket. A találmány a modulálandó lézernyaláb útjában elhelyezett a lézernyaláb útján kívül elhelyezett, az akusztooptikai közegben ultrahang keltésére alkalmas ultrahangátalakítóból, ultrahangabszorberből, hőelvezető hűtőbordából, modulálójellel vezérelhető kimeneti teljesítményű VHF vagy UHF szignálgenerátorból és a fénynyaláb átmérőjének beállítását szolgáló optikai távcsőből álló akusztooptikai intenzitásmodulátor, ellátva egy célszerűen megválasztott vékonyrétegtechnikával felvitt vagy önhordó síktükör, gömbtükör vagy prizmás optikai rendszerrel, mely biztosítja a belépő fénynyalábnak az akusztooptikai közegen, az akusztooptikai kölcsönhatás síkjára merőleges síkban való többszörös áthaladását. Mivel a fénynyaláb az ultrahangátalakítótól mindig azonos távolságban halad, azért a fényút megtördelése a modulátor impulzusátvitelét nem rontja le. A különösen szilárdtest-akusztooptikai közegeknél előnyös kihasználásban, biztosítva a fénynyaláb és az ultrahangátalakító lapka egymással alkotott Bragg-szögét, az ún. Bragg-konfigurációt valósítjuk meg, amellyel a nagy modulációs mélységű Bragg-diffraktált nyaláb intenzitása (fényhasznosítási tényezője) egyszerűen 80% fölé növelhető. A Raman—Nath konfigurációban a találmány szerinti akusztooptiki intenzitásmodulátornál az egyetlen nagy fényhasznosítási tényezőjű nyaláb (nullarendű nyaláb) modulációs mélysége 90% fölé növelhető. Az új konstrukciójú modulátorok előnyösen alkalmazhatók a lézertechnika számos területén, mint pl. optikai információátvitel, lézeres stroboszkópia, lézeres adatrögzítés, stb. A technológiai kivitel során a következő feltételeket kell biztosítani: a) homogén, jó minőségű, nagytisztaságú akusztooptikai közeg kellően nagy méretben, b) kristály akusztooptikai közegnél pontos kristallográfiai orientáció, egykristály-szerkezet, c) nagy elektromechanikai csatolási tényezőjű ultrahangátalakító kristály pontos orientációban, d) az ultrahangátalakító jó minőségű homogén kötése az akusztooptikai közeghez, e) akusztikus impedanciatranszformáló vékonyrétegek alkalmazása az ultrahangátalakító és az akusztooptikai közeg között a jó hatásfokú akusztikus teljesítménybecsatolás érdekében, f) villamos impedanciaillesztő áramkör az ultrahangátalakító és az azt tápláló VHF generátor közé, g) nagyteljesítményű VHF generátor. Gondoskodni kell róla, hogy a többszörös áthaladást biztosító tükrösrendszer mind a belépő, mind a kilépő fénynyalábot teljes egészében áteressze. Ennek konstrukciós részletfeltételeire a kiviteli példák adnak eligazítást. A jelen találmány tárgyát képező akusztooptikai fényintenzitás modulátor cellák kiviteli alakját és működését mellékelt három rajzon mutatjuk be, kiviteli példákon keresztül. 1. példa Az 1. ábra egy fénynyalábnak (példaképpen lézernyalábnak) az akusztooptikai modulátor cellán való többszöri átvezetésére szolgáló optikai rendszernek példaképpen két síktükörrel megvalósított kiviteli formáját mutatjuk be. Az 1. ábrán az 1 lézernyaláb a 2 és 3 síktükrök közötti d hosszúságú 4 távolságot cikcakk vonalban többször befutja, majd elhagyja a tükörrendszert. A 2, 3 síktükrök egymással nem párhuzamosak, hanem egymással kis a szöget zárnak be. Az 1 lézernyaláb a 2 síktükör 5 széle mellett elhaladva jut be a két síktükör közé, majd a 3 síktükör 6 széle mellett elhaladva lép ki. A kilépési pont vetülete a 2 síktükrön a 8 pont. Mivel az a szög kicsi, a kilépő nyaláb iránya közel párhuzamos a belépővel, és a belépőtől mért 7 távolsága is kicsi. Ahhoz, hogy a kilépő nyaláb a belépő nyaláb irányában haladjon tovább, a két síktükör közti nyalábvisszaverődések száma páros kell, hogy legyen. Ha a belépő nyaláb merőleges a 2 síktükörre, akkor a kilépő nyaláb s-sel jelölt 7 távolsága a belépőtől 2N számú visszaverődés után N S2N = 2d 2 tg 2na n=l A belépő lézernyaláb max. sugara a belépés helyén a 10 távolság, amiből kapjuk, hogy a belépési átmérő Dbe < 2d tga A kilépő lézernyaláb max. sugara a 9 távolság lehet, amiből következik, hogy a kilépési nyalábátmérő Dki < 2d tg 2Na Például 2N = 8 visszaverődés (egyben 2N +1=9 áthaladás) után, ha d = 5 mm és a=l°, akkor s8=3,5mm Dbe^0,17mm és Dkj «£ 1,4 mm. A két síktükör közé hatékony nyalábbecsatoláshoz e példában az szükséges, hogy a belépő nyaláb félkúpszöge l°-nál, vagyis a-szögnél kisebb legyen. Az áthaladások száma a visszaverődések számánál eggyel nagyobb. E példaképpeni numerikus számítás azt mutatja, hogy a tükörrendszer, valamint a fénynyaláb be- és kicsatolásának feltételei a gyakorlatban egyszerűen realizálhatók. 2. példa A 2. ábra a többszörös fényáthaladású akusztooptikai cella egy példaképpeni kiviteli alakját és az elhajlítatlan nullarendű fénynyaláb útját mutatja 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
