Акустооптические системы с амплитудной и частотной обратной связью (1102312), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Полоса пропусканияканала обратной связи была ограничена сверху частотой 39.5 МГц, поэтому использовалась лишь половина полосы пьезопреобразователя ячейки: ∆f = 16 МГц. Исходя из этого,транспарант был помещен в точку с координатой z ′ = 1.36 см, которая соответствовалараспространению света в кристалле под углом ϑ1 = 17.16 мрад к оси [001].Экспериментально полученные характеристики системы угловой стабилизации показаны на Рис. 15. Кривыми a, b и с изображены соответственно зависимости~~ϑ1 (ϑ0 ), Sϑ (ϑ0 ) и ξ 0 (ϑ0 ) . Отметим, что на форме кривой ξ 0 (ϑ0 ) сказалась не только селективность АО взаимодействия, но также и неравномерность частотной характеристики преобразователя.
В конечном итоге это определило и форму кривой Sϑ (ϑ0 ) . Из графиков следует, что при изменении угла падения в диапазоне ∆ϑ0 = 4.5 мрад изменение угла дифракции составило всего лишь ∆ϑ1 = 0.03 мрад, что соответствует среднему значению коэффициента стабилизации 150. Его максимальное значение оказалось равным 590, что близко ктеоретической величине Sϑ max = 650. Расхождение теории и эксперимента можно объяснить отличием структуры светового пучка в эксперименте от гауссовой.Рис. 15. Экспериментальные зависимостиϑ1 (ϑ0 ) (штриховая кривая a),Sϑ (ϑ0 ) (сплошная кривая b) и~ξ 0 (ϑ0 ) (пунктирная кривая с)ЗаключениеВ диссертационной работе проведено теоретическое и экспериментальное исследование двух вариантов АО систем с ОС, когда сигнал ОС управляет амплитудой или частотой акустической волны в АО ячейке.
Основные результаты работы сводятся к следующему.1. Разработан общий подход к анализу системы с ОС по амплитуде в квазистатическом приближении, позволяющий учесть реальный вид амплитудной характеристики АО19взаимодействия. Установлено, что для существования в системе бистабильных состоянийнеобходимо выполнение двух условий, одно из которых определяет глубину ОС, а другоенакладывает ограничения на диапазон значений опорного напряжения, задающего рабочую точку на амплитудной характеристике АО взаимодействия. Найдены условия, при которых, благодаря осциллирующему виду амплитудной характеристики, в системе появляется мультистабильность.
Показано, что переключение системы из одного состояния вдругое можно осуществлять изменением одного из внешних параметров – электрическогонапряжения, интенсивности падающего света, а также частоты ультразвука или угла падения света на АО ячейку. Рассчитаны характеристики режимов электрической, оптическойи расстроечной бистабильности.Установлено, что в определенной области внешних параметров в системе реализуются режимы автоматического регулирования: стабилизации оптической мощности и снижения неравномерности АЧХ АО дефлектора.
Определены основные характеристики указанных режимов.Экспериментально реализованы режимы электрической, оптической и расстроечнойбистабильности в системе с ОС амплитудного типа на основе АО ячейки из парателлурита00-го среза с диапазоном рабочих частот 25-55 МГц. Впервые экспериментально доказанавозможность получения бистабильности через 0-й и 2-й порядки дифракции, а также мультистабильности с тремя устойчивыми состояниями.2.
Исследованы динамические эффекты, обусловленные инерционностью электронной части цепи ОС, и распределённым запаздыванием в АО ячейке, связанным с конечнойскоростью распространения ультразвука. Показано, что эффект усреднения приводит нетолько к запаздыванию сигнала ОС «в среднем», но также существенно влияет на динамические характеристики системы. В зависимости от соотношения между средним временемзапаздывания и временем усреднения сигнала качественно меняется спектр собственныхчастот линеаризованной системы и границы области динамической устойчивости.Показано, что эффект усреднения в целом приводит к повышению динамической устойчивости системы.
Установлено, что в случае широкого светового пучка, полностью перекрывающего апертуру АО ячейки, максимально допустимая глубина ОС, ограниченнаяусловием динамической устойчивости, имеет наименьшее значение при постоянной времени RC, близкой к постоянной времени АО ячейки. Соответствующее значение дифференциального коэффициента ОС составляет минус 4.8. С увеличением инерционности цепи ОС допустимая глубина ОС возрастает, но одновременно растет инерционность всейсистемы.
С уменьшением постоянной времени RC допустимое значение дифференциального коэффициента ОС также возрастает и в пределе достигает значения минус 19. Приэтом быстродействие системы остается ограниченным постоянной времени АО ячейки.3. Впервые исследована АО система с ОС по частоте.
Предложен способ формирования системы с требуемыми свойствами с помощью амплитудного транспаранта с заданной функцией пропускания. Построена математическая модель, описывающая систему встатическом приближении и учитывающая селективность АО взаимодействия и конечнуюширину оптического пучка. Определены условия динамической устойчивости системы сучетом инерционности цепи ОС и распределенного характера АО взаимодействия.4.
Впервые теоретически и экспериментально исследована мультистабильная система с транспарантом в виде амплитудной дифракционной решетки с чередующимися свет20лыми и темными полосами. Показано, что даже в режиме слабого АО взаимодействия достижима мультистабильность высокого порядка. Установлено, что максимальное числостабильных состояний системы ограничено селективными свойствами АО взаимодействияи совпадает с числом разрешимых положений АО дефлектора с аналогичной ячейкой. Приэтом соседние состояния отличаются по направлению распространения света на величинуугловой ширины пучка. Реализована мультистабильная система с ОС по частоте ультразвука на основе АО ячейки из парателлурита с 8-ю устойчивыми состояниями.5.
Впервые предложена и исследована система стабилизации направления распространения лазерного пучка на основе АО системы с ОС по частоте. Установлено, что селективные свойства АО взаимодействия ограничивают коэффициент стабилизации ивлияют на его неравномерность в рабочем диапазоне углов падения. Максимальное значение коэффициента стабилизации совпадает с числом разрешимых положений АО дефлектора. Показано, что наибольшее значение коэффициента стабилизации и меньшую его неравномерность можно получить в случае анизотропной дифракции.
Экспериментальнореализована система угловой стабилизации на основе анизотропной дифракции в АОячейке из парателлурита. В диапазоне углов падения 4.5 мрад получено среднее значениекоэффициента стабилизации 150. Его максимальное значение оказалось равным 590, чтоблизко к теоретической величине, равной 650.Список авторских публикацийА1. Балакший В.И., Казарьян А.В. Бистабильность в акустооптической системе собратной связью. // Тезисы 4 Всесоюзной конф. "Проблемы оптической памяти", Телави,1990, с.78.А2.
Balakshy V.I., Kazaryan A.V., Molchanov V.Ya. Acoustooptic devices with feedback. // Proc. School-Sem. "Acoustooptics: Researches and Developments", L., 1990, p.441445.А3. Balakshy V.I., Kazaryan A.V., Ming Hai Bistable acoustooptic devices for opticalinformation processing systems. // Proc. Soviet-Chinese Joint Sem. "Holography and Optical Information Processing", Bishkek, 1991, p.309-312.А4. Balakshy V.I., Kazaryan A.V., Molchanov V.Ya., Ming Hai Bistable acoustoopticdevices for optical information processing systems, // Proc. SPIE, 1992, v.1731, p.303-312.А5.
Балакший В.И., Казарьян А.В., Молчанов В.Я. Бистабильные режимы в акустооптической системе с обратной связью. // Радиотехн. и электрон., 1992, т.37, №6,с. 1140-1144.А6. Балакший В.И., Казарьян А.В. Акустооптическая мульти-стабильность в системе с обратной связью по частоте. // Тезисы 7 конф. "Оптика лазеров", СПб., 1993, ч.2,с.392.А7. Balakshy V.I., Kazaryan A.V., Molchanov V.Ya. Deflectors with a feedback: Newpossibilities for image processing.
// Proc. SPIE, 1993, v.2051, p.672-677.А8. Balakshy V.I., Kazaryan A.V. Acoustooptic multistability: Possibilities of application in optical information processing systems. // Proc. SPIE, 1994, v.2430, pр.292-300.21А9. Балакший В.И., Казарьян А.В., Ли А.А. Мультистабильность в акустооптической системе с обратной связью по частоте. // Квант. электрон., 1995, т.22, №10, с.975979.А10. Balakshy V.I., Kazaryan A.V. Multistability in an acoustooptic system with frequency feedback.
// Optical Memory and Neural Networks, 1995, v.4, №4, pр.323-331.А11. Балакший В.И., Казарьян А.В. Стабилизация параметров лазерного пучка. //Тезисы 6 Международной конф. “Лазерные технологии”, Шатура, 1998, с.116.А12. Balakshy V.I., Kazaryan A.V. Laser beam parameter stabilization. // Proc. SPIE,1998, v.3688, p.71-79.А13. Балакший В.И., Казарьян А.В. Акустооптическая стабилизация направлениялазерного пучка. // Квант. электрон., 1998, т.25, №11, с.988-992.А14. Balakshy V.I., Kazaryan A.V. Laser beam direction stabilization by means ofBragg diffraction. // Opt.
Eng., 1999, v.38, №7, pр.1154-1159.А15. Балакший В.И., Казарьян А.В. Анализ режимов автоматического регулирования, бистабильности и динамической устойчивости состояний в нелинейной системе сраспределенной запаздывающей обратной связью на основе акустооптического взаимодействия. // Тезисы 7 международной конф. «Авиация и космонавтика – 2008», Москва, с.15.А16. Казарьян А.В., Балакший В.И.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
