УДК 534.029.6
ПЕЛИПЕНКО М.И., ШИБАЕВ С.С.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ
РАСХОДИМОСТЕЙ СВЕТА И ЗВУКА НА ЧАСТОТНЫЕ И
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АКУСТООПТИЧЕСКИХ
СВЧ ДЕФЛЕКТОРОВ
Таганрогский государственный радиотехнический университет,
347928, Россия, Таганрог, пер. Некрасовский, 44.
Одним из основных параметров акустооптической (АО) аппара-
туры обработки информации является диапазон рабочих частот f
,
который полностью определяется частотной характеристикой, входя-
щего в ее состав, акустооптического дефлектора (АОД). Форма ампли-
тудно-частотной характеристики (АЧХ), эффективность АОД в рабо-
чем диапазоне частот обусловлены особенностями акустооптического
взаимодействия, распределением светового и акустического полей в
области АО взаимодействиям. Использование АОД со сканированием
акустического поля позволяет получить больший диапазон рабочих
частот по сравнению со случаем стационарного распределения аку-
стического поля. А из рассмотрения особенностей АО взаимодействия
в АОД со сканированием акустического поля (см., например, работы
[1, 2]) следует, что увеличение диапазона рабочих частот возможно,
например, путем создания определенной расходимости у оптического
излучения, участвующего в АО взаимодействии. При этом увеличение
диапазона рабочих частот возможно до 2 и более раз от первоначаль-
ного.
В данной работе представлены результаты экспериментального
исследования влияния расходимости оптического и акустического из-
лучений на энергетические и частотные параметры. Рассмотрена воз-
можность расширения мгновенной полосы рабочих частот АОД, вы-
полненных на основе пьезокристалла (звукопровод) из ниобата лития
(LiNbO3) Z-среза.
Для экспериментальных исследований были использованы два
АОД, работающих на центральной частоте 1750 МГц. Длина волны
оптического излучения 0,6328 мкм (He-Ne лазер). Акустические волны
в звукопроводе распространяются вдоль оси Z со скоростью 3590 м/с и
возбуждаются с поверхности пьезокристалла системой электродов
(встречно-штыревой преобразователь), период расположения которых
(16 мкм) выбран в соответствии с центральной частотой. Количество
электродов N АОД равно 136 (76) и соответствует диапазону рабочих
частот, равном ~ 350 МГц (~ 500 МГц) по уровню неравномерности
АЧХ 3 дБ.
На рис. 1 приведены АЧХ АОД (136 электродов), измеренные
для разных значений расходимости оптического излучения. Кривая 1

соответствует наименьшей расходимости (20') оптического излучения,
а кривая 4 - наибольшей (137') из выбранных в эксперименте. Как сле-
дует из экспериментальных данных, расширение диапазона рабочих
частот по уровню 3 дБ (6 дБ) составило ~ 1,6 раза, с 340 до 520 МГц (~
2 раза, с 390 до 775 МГц). АОД с меньшим числом электродов имеет
акустическое поле с большей расходимостью, что приводит к допол-
нительному увеличению диапазона рабочих частот.
, отн. ед.
1
0,9
0,8
0,7
4
3
0,6
1
0,5
3 дБ
2
0,4
0,3
6 дБ
0,2
0,1
0
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
f, МГц
Рис. 1. АЧХ в зависимости от расходимости оптического излучения:
кривая 1 - расходимость 2 = 20'; 2 - 41,5'; 3 - 84'; 4 - 137'.
На рис. 1 приведены так называемые одногорбые АЧХ, кото-
рые соответствуют выполнению условия дифракции Брэгга (угол па-
дения оптического излучения к фронту акустической волны равен углу
Брэгга) на одной центральной частоте f = 1750 МГц. АОД, рабо-
0
тающие со сканированием акустического поля, позволяют при от-
стройке угла падения оптического излучения от условия Брэгга на
центральной частоте получить двугорбую АЧХ, которая шире од-
ногорбой и по одному и тому же заданному уровню неравномерности
охватывает большую полосу рабочих частот.
Расширение диапазона рабочих частот
f
сопровождается
снижением дифракционной эффективности АОД и, как следствие,
снижением чувствительности АО аппаратуры. Для тех же значений
расходимости 2 , что приведены на рис. 1, на рис. 2, а приведена экс-
периментальная кривая для зависимости дифракционной эффективно-
сти от расходимости оптического излучения = f (2 )
, а на рис. 2, б -
зависимость неравномерности АЧХ АОД B = f(2) от расходимости.

, отн. ед.
B, дБ
7
6
0,8
5
0,6
4
3
0,4
2
0,2
1
0
0 20
40
60
80
100
120
140
22
44
66
88
110
132
154
а)
2,
2,
угл. мин.
б)
угл. мин.


Рис. 2. а - зависимость = f(2); б - зависимость B = f(2)
Увеличение расходимости 2 оптического излучения приводит
также к уменьшению неравномерности АЧХ АОД B = f(2) (см. рис. 2,
б). Неравномерность АЧХ уменьшается с ростом расходимости опти-
ческого излучения и приближается к неравномерности акустической
мощности в лепестке ДН по заданному уровню.
Таким образом, исследованная возможность расширения диапа-
зона рабочих частот АОД, позволяет выполнить оптимизацию энерге-
тических параметров (чувствительность, динамический диапазон и т.
д.) и частотных характеристик АО аппаратуры за счет изменения рас-
ходимости оптического и акустического полей.

1. Магдич Л.Н., Молчанов В.Я. Акустооптические устройства и их
применение. - М.: Советское радио. - 1978. -110с.
2. Балакший В.И., Парыгин В.Н., Чирков Л.Е. Физические основы аку-
стооптики. - М.: Радио и связь. - 1985. - 280 с.



Document Outline