Светосильный Двухкристальный Акустооптический Монохроматор

Abstract

Приведены результаты разработки и исследований двухкристального светосильного акустооптического монохроматора. Показано, что использование отражения света от одной из граней акустооптической ячейки в качестве разводящего поляризатора может существенно повысить коэффициент передачи монохроматора и упростить его конструкцию. Найдены области параметров акустооптического взаимодействия (области углов и длин волн), в которых такие монохроматоры эффективны. Получены характеристики двух светосильных акустооптических монохроматоров с различным значением параметров акустооптического взаимодействия. DOI: 10.21883/JTF.2017.09.44917.2056 Введение Двойные акустооптические монохроматоры (АОМ), в которых происходит последовательная дифракция све-тового излучения, в отличие от одинарных облада-ют целым рядом достоинств: резкое подавление пара-зитного пропускания прямого излучения, значительное уменьшение вклада боковых лепестков в аппаратную функцию [1,2]. Особенно это важно при использовании таких АОМ для передачи изображения, поскольку в двойных монохроматорах существенно снижаются так-же и хроматические искажения. Однако при этом за счет дополнительных элементов уменьшается коэффициент передачи монохроматора. Повышение коэффициента пе-редачи монохроматоров АО спектрометров, особенно монохроматоров для передачи изображения, -важная и актуальная задача. Эта задача обычно решается несколь-кими способами -увеличением входной апертуры, увеличением угла зрения, качественным просветлением всех оптических элементов. Однако этот путь практи-чески исчерпан. Нами предложен способ увеличения светосилы двойного АОМ за счет оригинальной кон-струкции акустооптической ячейки (АОЯ), в которой функции входного и выходного поляризаторов выпол-няют отражающие грани самой АОЯ, что приводит к уменьшению оптических потерь.1. Идея широкоугольных неколлинеарных АО филь-тров была предложена в работе [3] и широко исполь-зуется при изготовлении устройств с большой угловой апертурой. На рис. 1 представлены геометрия взаи-модействия и обычная конструкция АОЯ на основе кристалла парателлурита.В одноосных кристаллах, к которым принадлежит и парателлурит, область существования неколлинеарных широкоугольных акустооптических фильтров (АОФ) определяется углом распространения световой волны θ и направлением волнового вектора звуковой волны γ, задаваемыми относительно кристаллографических осей (рис. 1). Угол θ может задаваться в широких пределах, формально от 0• до 90• , угол γ определятся углом θ и варьируется для кристалла парателлурита от 0• до примерно 19• , что было показано в работах [4,5]. Ранее была предложена такая конфигурация АОЯ [6,7], в которой одна из граней кристалла парателлурита выполняет функции поляризатора. Суть этой идеи представлена на рис. 2.При падении светового луча на грань A ход лучей по-сле отражения зависит от направления распространения падающего светового пучка относительно оптической оси кристалла (оси 001), величин обыкновенного (n o ) и необыкновенного (n e ) коэффициентов преломления и определяется законами отражения света в ан...

Повышение Выходного Оптического Сигнала Акустооптического Монохроматора При Частотной Модуляции Управляющего Сигнала

“…В наших экспериментах АО фильтр работал в непрерывном режиме до уровня управляющей мощности 2.2 W. Представленные в дальнейшем экспериментальные результаты были получены при периоде ЛЧМ t = 4 µs. Как ранее нами было показано [3,4] для исследуемого АО фильтра, такой период модуляции оптимален -он обеспечивает ситуацию, при которой каждый световой луч взаимодействует со всеми звуковыми частотами один раз.…”

“…В работе [2] было показано, что при помощи линейной частотной модуляции (ЛЧМ) можно управлять шириной аппаратной функции АО фильтра, однако в этой работе не было показано, что можно увеличить общий световой поток при такой модуляции. В работе [3] была продемонстрирована возможность управления полосой двухкристального АО фильтра изображений и повышения уровня сигнала на фотоприемнике примерно в три раза при помощи частотной модуляции управляющего сигнала. Подробное исследование спектральных характеристик АО фильтра при частотной модуляции ультразвуковой волны было выполнено в работе [4].…”

Многооконные Акустооптические Фильтры Для Корреляционной Спектроскопии

“…Спектрометры на основе таких акустооптических фильтров представляют собой отдельный класс приборов [4] и могут использоваться для экспресс-анализа образцов во внелабораторных условиях. С учетом того, что такие спектрометры могут перестраиваться на любую длину волны за одно и то же время (без сканирования), для них были разработаны специальные методы анализа, основанные на измерении спектров лишь на нескольких длинах волн, связанных с оптическими свойствами детектируемых веществ или элементов (многоволновые методы [5] и фрагментарная спектральная регистрация [6]).…”

“…Задача расширения полосы пропускания АО фильтров решалась многими авторами в разные периоды и с использованием разной техники [9,10]. Различные особенности инструментальных (аппаратных) функций АОФ при частотной модуляции ультразвуковой волны исследовались ранее в работах [11][12][13][14]. Все методы основаны на быстром непрерывном изменении частоты, подаваемой на пьезопреобразователь АО фильтра таком, что на пути падающего тонкого оптического пучка встречаются участки решетки с разным периодом и на каждом таком участке дифрагирует собственная спектральная компонента света, благодаря чему и расширяется полоса пропускания АО фильтра.…”

“…Оптимальным периодом модуляции является такой, при котором каждый парциальный луч падающего све- тового потока проходит через все частотные компоненты частотно-модулированной ультразвуковой волны. Использование линейной пилообразной модуляции (1) дает возможность равномерного уширения окна пропускания [11,15]. Для профилирования этой функции временная зависимость частоты подбирается соответствующим образом.…”