175448. lajstromszámú szabadalom • Akusztooptikai fényintenzitás modulátor többszörös fényáthaladással
5 175448 6 Raman-Nath-diffrakciós konfiguráció esetén. Az 1 lézernyaláb a belépő 11 optikai ablakra felvitt 2 síktükör 5 széle mellett elhaladva jut be a 12 akusztooptikai közegbe. Az 1 lézernyaláb merőleges a 2 síktükröt hordozó 11 optikai ablakra. A kilépő 13 optikai ablak síkja az 1. ábra szerinti a szöggel el van forgatva a 14 hasábéi, mint tengely körül. A behatolt lézernyaláb a 15 ultrahangátalakítóval létrehozott hangtéren- az ultrahang terjedési iránya (jelen esetben a 14 hasábéi) és a beeső 1 lézernyaláb által meghatározott kölcsönhatási síkra merőleges síkban — többször áthalad, és intenzitásában fokozatosan gyengülve a 3 síktükör 6 széle mellett elhaladva lép ki a cellából. Egyúttal azonban a diffraktált nyalábok intenzitása is megnő. Tekintettel arra, hogy az 1 lézernyaláb távolsága az ultrahangátalakítótól az áthaladások során azonos, ezért e modulátor cella impulzusátvétele független az áthaladások számától. A 15 ultrahangátalakító a 12 akusztooptikai közeghez akusztikusán csatolva van, a rávitt elektródák modulálható VHF vagy UHF szignálgenerátorhoz csatlakoznak a szokásos módon. A 12 akusztooptikai közegnek a 15 ultrahangátalakítóval szemközti lapjához a 16 akusztikus abszorber csatlakozik állóhullámok létrejöttének elkerülésére. A lézernyaláb az ultrahangtéren egyszer áthaladva intenzitásából veszít, mert a fény egy hányada (jelöljük ezt K-val, ahol 0 < k < 1 ) az elhajlási rendekbe jut, 2N számú visszaverődés után a nullarendű nyaláb intentizása I0~Ibe(l-K)2N+1 lesz, ahol Ibe a bejövő 1 lézernyaláb intenzitása. Például 2N = 6 visszaverődés után és gyakorlatilag is könnyen megvalósítható k = 0,2 esetén a kilépő nullarendű nyaláb intenzitása a bejövőének 21%-a lesz és így a modulációs mélysége 79%-ra nő. 3. példa A 2. és 3 síktükrök nemcsak a 11 és 13 optikai ablakokra felvitt kivitelűek lehetnek vákuumgőzölt vékony fém vagy dielektrikum rétegek formájában, hanem önhordó kivitelben is megvalósíthatók, és ez esetben az akusztooptikai cellát egyszerűen közéjük kell helyezni a megfelelő orientációban. Ha az akusztooptikai anyag folyadék (pl. víz), akkor a hátfelületükön tükrözött 2 és 3 síktükrök a folyadékot hordozó küvetta optikai ablakai is egyben. 4. példa A lézernyalábnak az akusztooptikai közegben való többszöri átvezetésére az 1. ábra szerinti síktükrök helyett egymással kis szöget bezáró tengelyű két gömbtükör vagy két tetőélprizma is szolgálhat. Ezek a megoldások azonban a további járulékos optikai elemek miatt kevésbé gazdaságosak az optikai ablakra felvitt két síktükör rétegnél. 5. példa A 3. ábra a Bragg-diffrakciós konfiguráció esetén használandó akusztooptikai cella egy példakénti kiviteli alakját és példaként a nullarendű lézernyaláb útján mutatja. A 15 ultrahangátalakítóra kapcsolt VHF villamos jel hatására a 12 akusztooptikai közegben az ultrahangátalakító lapka síkjára merőleges 17 hasábéi irányában haladó ultrahanghullámok terjednek. Az 11 optikai ablak síkja az egymással párhuzamos 17 és 18 hasábéleken átmenő eredeti ablaksíkhoz képest 9b szöggel el van forgatva a 19 hasábéi, mint tengely körül. A 13 optikai ablak a 14 és 20 hasábélek síkjához képest a 20 hasábéi körül 0B szöggel, a 21 hasábéi, mint tengely körül az 1. ábra szerinti a szöggel el van forgatva. A ©b szöget az alábbi összefüggés határozza meg: ©b = XJ2 A Itt X a bejövő fény hullámhossza az akusztooptikai közegben,Aaz ultrahang hullámhossza a közegben a választott 17 hasábéllel párhuzamos terjedési irányban, a választott VHF frekvencián. Ily módon all optikai ablakra merőlegesen beeső 1 lézernyaláb iránya a visszaverődések után az ultrahang hullámfrontokkal az ún. Bragg-szöget (6B) zárja be és így a Bragg-diffrakció létrejöhet minden egyes áthaladásnál, ha az ultrahang frekvenciája elegendően nagy. A lézernyaláb a hangtéren többször áthaladva a 3 síktükör 6 széle mellett lép ki a cellából. Ha az egyszeri áthaladásra vett diffrakciós hatásfok T), akkor 2N visszaverődés után a kilépő nulladrendű és elsőrendű nyalábok intenzitását (az akusztooptikai nonlinearitás hatását elhanyagolva) az alábbi összefüggések adják: Io^Ibe (l-h)2N + 1 2N Il ^Ibeh [1 + 2 (l-h)]nn = 1 E gyakorlatilag is fontosabb Bragg-diffrakciós esetben kísérletileg is megvizsgáltuk a többszöri fényátvezetés hatását a diffrakciós hatásfokra. Az alábbi táblázatban a mérési és elméleti adatokat az összehasonlítás kedvéért együtt adjuk meg: Áthala- 11 /Ibe Elmé- I0/Ibe Elmédások mért let mért let száma 1 0,125 - 0,850 3 0,30 0,33 0,68 0,67 5 0,44 0,49 0,44 0,51 Szabadalmi igénypontok: 1. Akusztooptikai fényintenzitás modulátor, amelyben modulálandó lézernyaláb útjában elhelyezett akusztooptikai közeg, a lézernyaláb út5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
