WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

тре излучения СФ МЭАП. По терминологии работы [1] это означает, что использовалась пространственная гарЧтобы выявить преимущества применения СФ МЭАП моника с номером m = 1. Направление падающего света в АО-дефлекторе, следует сопоставить его с одиночным пьезопреобразователем. Для тех же звукопровода, пье- внутри фотоупругой среды задавалось углом 0 относительно торца звукопровода [1].

зоэлектрика, подслоев и надслоев, что и в исследуемом СФ МЭАП, формула (3) для одиночного преобразоваvsu 0 f теля (M = 1, 0 = B( f = 1.75 GHz) =3.81 · 10-2 rad, (0) =arcsin + arcsin.

f l 2nevsu PEM+ = 1W) дает типичную колоколообразную кривую AO( f ). Ширина последней на уровне, отстоящем В этой формуле первое слагаемое есть угол m межна 3 dB от максимума, определяется длиной пьезоду торцом звукопровода и фронтом упругой волны, элемента L. При L = 300 µm она совпадает с половозбуждаемой пространственной гармоникой с номером сой рабочих частот АО-дефлектора, использующего СФ m =+1, а второе — брэгговский угол B.

МЭАП с числом элементов M = 35, 2 f = 0.6GHz.

Для рассматриваемого здесь случая и центральной При H = 200 µm площадь одиночного пьезоэлемента частоты 1.75 GHz m=+1 = 3.83 · 10-2, B = 3.81 · 10-2, составляет 0.06 mm2. В случае, когда верхний элек0 = 7.65 · 10-2 rad (4.48). Легко видеть, что дифратрод не состоит в акустическом контакте с пьезоэлекгированный свет в этом случае должен выходить из триком, волновое сопротивление оптимальной линии фотоупругого звукопровода под углом 90 к его равно 4.6, а коэффициент электроакустического боковой поверхности. Мощность, отдаваемая генерапреобразования ( f ) составляет -2... - 3dB. Критором в согласованную нагрузку PEM+1, принималась вая АО-эффективности в максимуме достигает 6.5%, равной 1 W. Для увеличения частотной полосы деспадая на краях полосы до 3.5%. Если допустить, что флектора выбирались углы падения 01, при которых верхний электрод акустически контактирует с пьезокривая АО( f ) приобретала двугорбый вид с провалом электрической пластиной, то его можно рассматривать на 3 dB ниже максимального значения. Результаты выкак тыльную нагрузку. Если последняя изготовлена из числения зависимостей AO( f ) представлены на рис. 3.

меди, то, как показывает расчет, модуль импеданса преКривая 1 соответствует случаю, когда гребенчатый образователя, а следовательно и оптимальное волновое сопротивление передающей линии, при f = 1.75 GHz становится равным 5.0. При этом коэффициент преобразования ( f ) спадает до -9... - 12 dB. Эффективность АО-взаимодействия уменьшается в максимуме до 1.4, а на краях полосы — до 0.7%.

При анализе СФ МЭАП в каждой точке по частоте, согласно применявшемуся алгоритму, вычислялся электрический адмитанс всех пьезоэлементов с пятью указанными выше подслоями, с тыльной акустической нагрузкой и без нее. Затем, в предположении оптимального волнового сопротивления передающей линии, находилась акустическая мощность, излучаемая каждым в отдельности пьезоэлементом Pv и, наконец, по формуле (3) вычислялась дифракционная эффективность.

Считалось, что фотоупругим звукопроводом служит криРис. 3. Зависимости эффективности АО-взаимодействия от сталл LiNbO3 X-среза, в котором акустическая волна частоты.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. 92 М.А. Григорьев, А.В. Толстиков, Ю.Н. Навроцкая электрод акустически не связан с пьезопластиной, а на входе, попадал на фотодиод 7 или на экран 8.

две другие — когда электрод контактирует с ней и Напряжение на нагрузочном сопротивлении фотодиода измерялось селективным вольтметром 9, настроенным изготовлен из Al (кривая 2) или Cu (кривая 3). Видно, на частоту модуляции оптического пучка ( 1kHz).

что при отсутствии связи электрода с пьезоэлектриком Последняя осуществлялась с помощью механического расчетная АО-эффективность достигает 21%, спадая модулятора 10. Неотклоненный свет 11 направлялся до 10.5% в середине диапазона (1.75 GHz) и на краях на поглотитель 12. Падающий световой пучок мог (1.49 и 2.04 GHz). Асимметрия кривой объясняется тем, ослабляться с помощью набора нейтральных светочто длина АО-взаимодействия, выраженная в длинах фильтров 13 (марки НС ГОСТ 9411–81). Ослабление акустических волн, растет с увеличением частоты, и света в указанных оптических стеклах измерялось с поэтому эффективность также растет с частотой. В слупомощью спектрофотометра CARY 2415 „Varian“. СВЧчаях гребенок, состоящих в акустическом контакте с сигнал подводился к преобразователю от генератора пьезоэлектриком, величина АО существенно уменьшис выходной мощностью 1W.

лась. Для алюминиевого электрода максимальное значение АО опустилось до 7.5, а минимальное — до 4.0%;

для медного соответственно до 3.5 и 2.5%. Что касается Методика измерения дифракционной ширины полосы частот „по уровню 3 dB“, то она пракэффективности тически не изменилась.

В итоге следует отметить, что в случае, когда верхний Как указано выше, дифракционная эффективность электрод не состоит в акустическом контакте с пьезо- определяется тремя величинами: Id, I0 и PEM+. Вместо электриком, одиночный преобразователь обеспечивает непосредственного измерения интенсивностей дифрагив 3 раза меньшую АО-эффективность, чем СФ МЭАП рованного и падающего света Id и I0 измерялись фототопри равных частотных полосах ( 0.6GHz). Если же ки id и i0, текущие в цепи фотодиода, при направлении верхний электрод изготовлен из меди и является тыль- на него соответствующих световых пучков. Зависимость фототока от мощности падающего на диод света исной акустической нагрузкой, то АО-эффективность для следовалась с помощью калиброванных нейтральных одиночного преобразователя в 2.4 раза меньше, чем в светофильтров, было установлено, что при небольшом случае СФ МЭАП.

уровне световой мощности эта зависимость имеет почти Заметим также, что синфазный многоэлементный линейный характер. Когда интенсивность сравниваемых преобразователь по сравнению с одиночным обладает световых пучков отличалась более, чем на 3 dB, для увеличенной в 4.4 раза площадью пьезоэлектрика. Это уменьшения ошибки уровни фототоков, получаемых от позволяет подводить к нему значительно большую мощ сопоставляемых пучков, выравнивались за счет введеность электромагнитного сигнала.

ния дополнительных калиброванных светофильтров (см. рис. 4).

Экспериментальная установка Следует отметить, что поперечный размер падаюшего светового пучка заметно превышал ширину МЭАП, поНа рис. 4 изображена схема экспериментальной уста- этому с упругой волной взаимодействовала лишь часть новки для исследования АО-взаимодействия. Акусто- исходного света. Чтобы правильно измерить фототок, оптическая ячейка 1 располагалась на вращающемся обусловленный падающим светом, на фотодиод направстолике 2 оптической скамьи, что позволяло изменять лялся лазерный пучок, прошедший последовательно через звукопровод и щелевую диафрагму. Последняя разее угловое положение по отношению к падающему мещалась в непосредственной близости от звукопровода.

пучку света 3. Последний от гелий-неонового лазера Ширина щели в диафрагме выбиралась равной ширине направлялся на АО-ячейку под углом 85.5 к боковой преобразователя, т. е. 200 µm. При измерении фототока, поверхности кристалла LiNbO3. Дифрагированный свевызванного дифрагированным светом, диафрагма удалятовой пучок 5 сквозь тубус 6, со щелевой диафрагмой лась. Эффективность дифракции АО рассчитывалась по формуле АО =(1/PEM+)(id/i0) · 10(-A/10), где A — ослабление нейтральных светофильтров в децибелах, id/i0 — отношения фототоков при регистрации дифрагированного и падающего света, PEM+ — ЭМ-мощность сигнала, подводимого к АО-ячейке. Последняя при перестройке частоты измерялась термисторным измерителем с калиброванным аттенюатором на входе.

Для получения максимально возможной ширины полосы частот АО-взаимодействия акустооптическая ячейРис. 4. Схема экспериментальной установки для исследования ка предварительно настраивалась по углу на максимум АО-взаимодействия.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып. Взаимодействие света с акустическими волнами, возбуждаемыми синфазным многоэлементным... интенсивности дифрагированного света на центральной Выводы частоте рабочего диапазона, затем поворотом ячейки В работе исследовался случай, когда пьезоэлектриугол падения света плавно увеличивался так, чтобы ком служила пластинка из LiNbO3 (Y + 36)-среза, а интенсивность дифрагированного света уменьшилась фотоупругой средой — ниобат лития X-среза. Теорена 3 dB по сравнению с максимальным значением. После тически и экспериментально продемонстрирована раэтого положение ячейки фиксировалось. Такая процебота синфазного МЭАП в АО-дефлекторе диапазона дура преследовала цель экспериментально найти „гео1.5-2.0 GHz. Рассмотренный многоэлементный пьезометрию“ АО-взаимодействия, при которой частотная хапреобразователь, выгодно отличаясь от МЭАП друрактеристика приобретает „двугорбый“ вид с провалом гих типов простотой реализации, способен обеспечить на 3 dB в центре, что расширяет рабочую полосу частот в 3 раза более высокую АО-эффективность, чем оддефлектора.

ноэлементный. Площадь синфазного МЭАП в 4.4 раза больше одноэлементного, что позволяет существенно повысить предельно допустимую мощность подводимого Экспериментальные результаты к преобразователю сигнала. Полученные экспериментальные характеристики дефлектора удовлетворительно согласуются с теоретическими. Результаты работы могут В исследуемом дефлекторе гребенка была изготовбыть использованы при разработке акустооптических лена из меди с помощью электроискровой обработки.

дефлекторов дециметрового диапазона радиоволн.

Торцы зубьев, которыми гребенка касалась пьезопластинки, формовались прижиманием к плоской, тщательАвторы благодарят Д.С. Локтева за выполнение измено отполированной поверхности кристалла рубина. При рений акустооптической эффективности.

этом подбиралось прижимное усилие, обеспечивающее сглаживание всех микровыступов и образование единой Список литературы плоской поверхности торцов зубьев гребенки. Размеры гребенки и обоснование их выбора даны выше в разде[1] Григорьев М.А., Зюрюкин Ю.А., Петров В.В., Толстиле „Синфазный преобразователь“. На рис. 5 представков А.В. // Изв. вузов. Радиофизика. 1982. Т. 23. № 8. С. 948– лена экспериментальная зависимость эффективности 957.

АО-взаимодействия от частоты. Изрезанный характер [2] Григорьев М.А., Петров В.В., Толстиков А.В. // Изв. вузов.

полученной кривой объясняется погрешностями измереРадиофизика. 1985. Т. 28. № 7. С. 908–921.

ний. Их многократное повторение при частоте 1.75 GHz [3] Григорьев М.А., Навроцкая Ю.Н., Прохоров В.В., Петдало возможность найти относительную среднеквадраров В.В., Толстиков А.В. // Опт. и спектр. 1998. Т. 84. № 2.

тичную ошибку отдельного измерения, она оказалась С. 307–311.

равной ±24%. На рис. 5 показаны доверительные интер- [4] Григорьев М.А., Петров В.В., Толстиков А.В. // Радиотехника и электроника. 1990. Т. 35. № 9. С. 1977–1987.

валы, соответствующие этой ошибке, распространенной [5] Григорьев М.А., Толстиков А.В., Навроцкая Ю.Н. // Акуна все экспериментальные точки кривой. Ошибка средстич. журнал. 2002. Т. 48. № 2. С. 187–194.

него арифметического для частоты 1.75 GHz состави[6] Григорьев М.А., Толстиков А.В., Навроцкая Ю.Н. // ЖТФ.

ла 7%. С учетом указанных погрешностей полученные 2001. Т. 71. Вып. 10. С. 70–76.

результаты подтверждают правильность теоретических [7] Григорьев М.А., Толстиков А.В., Навроцкая Ю.Н. // ЖТФ.

оценок, сделанных выше (см. кривую 3 на рис. 3).

2001. Т. 71. Вып. 11. С. 59–68.

[8] Браже Р.А., Григорьев М.А., Наянов В.И. // ФТТ. 1975.

Т. 17. Вып. 3. С. 886–895.

Рис. 5. Экспериментальная зависимость эффективности АО-взаимодействия от частоты.

Журнал технической физики, 2006, том 76, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.