187828. lajstromszámú szabadalom • Akusztooptikai eszköz sajátanyagú csillapítóval
1 187 828 2 A találmány olyan akusztooptikai eszközre vonatkozik, melynél az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő ugyanabból az anyagból áll. Akusztooptikai eszközöket az optika, rádióelektronika és optoelektronika területén széles körben használnak. A tipikus akusztooptikai eszközök elektroakusztikus átalakítóból, akusztooptikai anyagból és ultrahangelnyelőből állnak (lásd pl. J. K. Robrin: Upravlenyije opticseszkim lucsom, Moszkva, 1977). Az akusztooptikai eszköz előállításának egyik fontos kérdése az akusztikus jel elnyelése azután, hogy az ultrahang kölcsönhatásba lépett az akusztooptikai anyagban a fénysugárral. Ez az elnyelés, amelyet megfelelően kialakított ultrahangelnyelővel (csillapítóval) érnek el, kiszélesíti az eszköz dinamikus tartományát és megjavítja annak időkarakterisztikáját, mert az eszköz az első akusztikus jel elhaladta után készen áll a kővetkező jel feldolgozására. Jelenleg ultrahangelnyelőként különböző anyagokat használnak, úgy kiválasztva, hogy az elnyelő akusztikus impedanciája közel legyen az alkalmazott akusztooptikai anyag akusztikus impedanciájához. Például az 1 306 428 sz. nagy-britanniai- szabadalmi leírásban ultrahangelnyelőként kalkogenid üvegek és Pb-Bi-Sn ötvözetek szerepelnek, melyek impedanciája a paratellurit akusztooptikai anyag impedanciájához van közel. A jelenleg használt eszköz hátrányai: az ultrahangelnyelők bonyolult kiválasztása és előállítása, a jó illesztés szükségessége. Ezenkívül gyakorlatilag sosem sikerül elérni az akusztikus impedanciák egyezését, és a határfelületekről általában visszaverődés figyelhető meg. Az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő hőkiterjedési együtthatói közötti eltérés az eszköz használhatóságát tovább csökkenti. Azt tapasztaltuk, hogy mindezek a hiányosságok kiküszöbölhetők, ha az akusztooptikai eszközben az akusztooptikai anyagot és az ultrahangelnyelőt ugyanabból az anyagfajtából készítjük, úgy, hogy az ultrahangelnyelőben a szennyezések, buborékok és/vagy diszlokációk miatt az ultrahangelnyelődés és/vagy szóródás (akusztikus csillapítás) legalább egy nagyságrenddel nagyobb legyen, mint az akusztooptikai anyagban. A találmány tehát akusztooptikai eszközre vonatkozik, amely elektroakusztikus átalakítóból, az elektroakusztikus átalakítóhoz csatlakozó akusztooptikai anyagból és az akusztooptikai anyaghoz csatlakozó ultrahangelnyelöből áll. A találmány szerinti akusztooptikai eszközt az jellemzi, hogy az ultrahangelnyelő ugyanabból az anyagfajtából készült, mint az akusztooptikai anyag, miközben az ultrahangelnyelőben a szennyezések, buborékok és/vagy diszlokációk miatt az ultrahangelnyelődés és/vagy szóródás legalább egy nagyságrenddel nagyobb, mint az akusztooptikai anyagban. A találmány szerinti akusztooptikai eszköz egyik előnyös kiviteli alakjánál az ultrahangelnyelőben az ultrahangelnyelődés és/vagy szóródás az akusztooptikai anyag felől térben folyamatosan növekszik az ultrahangelnyelő másik oldala felé. Egy további előnyös kiviteli alak szerint az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő monolitikus egységet képez Kívánt esetben a találmány szerinti akusztooptikai eszköz a saját anyagú (azaz az akusztooptikai anyagával azonos anyagfajtából készült) ultrahangelnyelőn kívül még egy további, más anyagból készült ultrahangelnyelőt is tartalmazhat. Az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő közös alapanyaga például akusztooptikai tulajdonságú üveg vagy kristály, így paratellurit kristály lehet. A találmány szerinti akusztooptikai eszköz egyes kiviteli alakjait a továbbiakban az 1-3. ábra segítségével ismertetjük. Az 1. ábra a találmány szerinti akusztooptikai eszköz egyik lehetséges kiviteli alakját mutatja be. A vezérlő vagy vizsgálandó rádiófrekvenciás jel a 11 elektroakusztikus átalakítóba jut, amelyben ultrahang jel keletkezik. A 12 akusztooptikai anyagban a fénnyel történő kölcsönhatás után az akusztikus jel a 13 ragasztón át a 14 ultrahangelnyelőbe kerül. A 14 ultrahangelnyelő ugyanolyan típusú anyagból készült, mint a 12 akusztooptikai anyag, és ugyanaz a kristálytani orientációja. Az ultrahangelnyelő lehet éppen a nagy akusztikus csillapítása miatt akusztooptikai szempontból selejt anyag, de előállítható megfelelő célzatos növesztéssel is. Példaként a buborékos kristálytartományt említjük, mivel a buborékok erősen szólják és elnyelik az ultrahangot. A vizsgált buborékos paratellurit próbadarabban az ultrahangelnyelés 100 MHZ frekvencián 30 dB/cm-nél nagyobb volt, míg a tiszta kristályban ugyanazon a frekvencián az ultrahangelnyelés mindössze 2,5 dB/cm. Mint méréseink mutatják, az ilyen hibastruktúrájú ultrahangelnyelőből az ultrahang az akusztooptikai anyagban gyakorlatilag egyáltalán nem verődik vissza. A saját alapanyagú akusztikus ultrahangelnyelő anyag szárazon, folyadékfilm közbeiktatásával mechanikusan, megfelelő ragasztó vagy közbülső réteg alkalmazásával, akusztooptikai üvegeknél felületi összeolvasztással is csatlakoztatható az akusztooptikai anyaghoz. Egy további előnyös kiviteli alakot mutat a 2. ábra. Az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő előállításánál olyan anyagból indultunk ki, amelynek előállításakor az előállítás során vagy azt követően egy adott, az anyag akusztikus csillapítását befolyásoló beavatkozást hajtottunk végre. Ily módon az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő monolitikus egységet alkot. Ilyen készülékben megfelelően előállított paratellurit kristályt használva a 45 MHz-es jelnél 40 dB-lel kisebb zajszint mellett a visszaverődött jel nem volt észlelhető. A találmány szerinti akusztooptikai eszköz előnye még az is, hogy az akusztooptikai anyag különböző orientációihoz nem kell újabb és újabb ultrahangelnyelőket keresni az akusztikus impedancia miatt, mivel együtt változhat az akusztooptikai anyag és az ultrahangelnyelő orientációja, így az akusztikus impedancia anizotrópiája nem jelent problémát. ' A 3. ábrán a 4 037 933 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásban ismertetettel 5 1Q 16 20 25 30 35 ■10 45 50 55 60 85 2
