Акустооптическш модулятор (дефлектор)

В основе акустооптического модулятора (дефлектора) лежит действие упругооптического эффекта: изменение плотностей среды кристалла (следовательно, и показателей преломления света) в соответствии с облает, сжатия и разряжения под воздействием механических напряжет возникающих при возбуждении на кристалле стоячей акустической волны, создаваемой каким-либо возбудителем (например, пьезоэлектрическим преобразователем).

В результате образуется синусоидальная решетка, период которой соответствует длине стоячей акустической волны. При падении параллельного пучка света на такую решетку происходит дифракция, т.е. на определенном расстоянии наблюдается картина дифракционных максимумов и минимумов освещенностей, полученных в результате интерференции света от разных щелей решетки. Изменение шага решетки (из-за изменения частоты возбуждающего сигнала) приводит к смещению всех порядков дифракционного спектра относительно нулевого порядка ( А и Б).

Для повышения эффективности такой системы оптическое излучение направляют под определенным к дифракционной решетке углом (угол Брэгга), который определяется конструкцией дефлектора. При этом весь дифрагирующий свет концентрируется только в дифракционных максимумах первого порядка.. Далее пространственным фильтром, например лезвием бритвы, перекрывают нулевой и половину «+1» порядка.В результате остается одно световое пятно, которое перемещается, если изменяется положение максимума в результате изменения шага решетки.

При возбуждении кристалла сигналом высокой (порядка 100 МГц), частоты, изменяющейся по линейному закону (частота сканирования 50-150 кГц), световое пятно изменяет свое положение по тому же закону и формирует на кинопленке с помощью оптической системы световой штрих, по длине равный ширине звуковой дорожки. В этом режиме акустооптический кристалл работает как дефлектор - отклоняющая система

Лазерное светомодулирующее устройство, упрощенная схема которого приведена на рис, предназначено для записи аналоговых фонограмм переменной ширины, однако на этом же принципе возможна запись и цифровых фонограмм.

Лазерный пучок сканируется по ширине стандартной звуковой дорожки на кинопленке акустооптическим дефлектором (АОД). При этом на кинопленке формируется (с помощью оптической системы) полная длина записывающего штриха. Так как пленка движется, то получается своеобразная строчная (поперек дорожки) развертка. Из -за высокой частоты сканирования строчки смыкаются и образуется сплошная на вид темная дорожка.

Для управления АОД используется генератор ультразвуковой частоты (ГУЧ), частота которой изменяется по линейному закону в диапазоне 60 - 120 МГц в соответствии с параметрами поступающего на ГУЧ пилообразного напряжения.

В широтно-импульсном модуляторе (ШИМ) формируется синхронизированное с пилообразным напряжение треугольной формы. В компараторе ШИМ происходит сравнение этого напряжения с записываемым звуковым сигналом. В результате такого сравнения на выходе ШИМ образуется серия прямоугольных импульсов, ширина которых пропорциональна соответствующим мгновенным значениям звукового сигнала.

Широтно-импульсный модулированный сигнал управляет работой электрооптического затвора (ЭОЗ). При наличии напряжения на электродах модулятора интенсивность светового пучка, поступающего на АОД, максимальная. При отсутствии импульса световой поток практически перекрывается. Длительность импульса определяет время засветки кинопленки лазерным пучком по «строке» и пропорциональна мгновенному значению звукового сигнала.

Принципы построения светомодулирующих устройств воспроизведения фотографических фонограмм. Сравнение систем воспроизведения прямого и обратного чтения. Системы воспроизведения цифровых фонограмм.

При воспроизведении монофонической фотографической фонограммы используются устройства, в которых формируется световой штрих, сфокусированный в плоскости фотографической фонограммы (или ее изображения) и перпендикулярно расположенный к краям дорожки записи. Световой штрих, промодулированный самой фонограммой, проецируется на фотоэлектрический преобразователь, на выходе которого возникает переменный электрический сигнал, поступающий далее на предварительный усилитель.

Светооптические системы « прямого» чтения

Микрообъектив 6 (рис. 1.1, А) формирует уменьшенное изображение механической щели 4, освещаемой лампой 1, в плоскости движущейся фотографической фонограммы фильмокопии 7. Механическая щель процарапана на непрозрачном серебряном покрытии одной из линз конденсора 2, который также способствует созданию равномерной освещенности воспроизводящего штриха на фонограмме.

Движущаяся фонограмма модулирует проходящий через нее световой поток, который далее по светопроводу 8 поступает на фотопреобразователь 9. В качестве фотопреобразователя в воспроизводящих устройствах могут быть использованы фотоэлементы, фотоумножители, фотодиоды, фоторезисторы. В настоящее время практически используются только фотодиоды.

Плоскопараллельная стеклянная пластинка 5 с матовым экраном 3 служит для визуального контроля установки воспроизводящей лампы.

Основные недостатки системы: искажения из-за неравномерности освещенности читающего штриха и частое нарушение юстировки системы воспроизведения - расфокусировка штриха (частотные искажения), смещение и наклон воспроизводящего штриха относительно записывающего (нелинейные искажения). Система используется в специальных аппаратах воспроизведения фотографических фонограмм и на некоторых кинопроекторах.

Большинство современных кинопроекторов имеют светооптическую систему «обратного» чтения.

Светооптические системы «обратного» чтения

В светооптических системах этого типа (рис. 1.1,Б) микрообъектив 5 изображает освещенный участок фонограммы 4 с десятикратным увеличением в плоскости механической щели 7, имеющей размеры 0,2 х 21,5мм. Таким образом, из фонограммы «вырезается» участок, соответствующий размерам воспроизводящего штриха. Назначение других элементов схемы такое же, как и в системах первого типа:

1-воспроизводящая лампа, 6 - поворотная трехгранная призма,

2 - двухлинзовый конденсор, 7 - механическая щель,

3 - светопровод, 8 - линза-коллектив,

4 - кинопленка, 9 - фотоэлектрический преобразователь.

5 - микрообъектив,

В системе обеспечивается более равномерная освещенность воспроизводящего штриха по сравнению с предыдущей системой и устраняется расширение воспроизводящего штриха за счет рассеяния света.