Модулятор света

ИСАЙИ БРЕТЕ Н И 0825 оюв СоветскихоциалистическРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ Зависимо авт. свидетельства Заявлено 10.111,1972 ( 1757629/26-25) Кл, б с п исоединением заявк сударственный комитетоввтв Министров СССРао делам изооретенийи открытий риорите 35,242 (088.8) убликовано 10.Х 11,1973. юллетеньа опубликования описания 10.1 Ч,1974 вторыобрете дрианова, А, А, Бережной, Т, Н, Куликова, Ю, и В. А. Письменный Попов вител ДУЛЯТОР СВЕТ В этом сможно умешения И//.При наложении электрического поля на кристалл вследствие изменения показателей преломления происходит изменение разности фаз между ортогональными составляющими линейно-поляризованного света. Величина ЛФ зависит от ориентации кристаллографических осей относительно приложенного поля и направления электрического (светового) вектора. Если электрооптический элемент помещен между скрещенными поляризаторами, то относительную интенсивность света на выходе системы можно представить следующим уравнением: ЬФ ) У- = зпф1 где Фо - начальная разность фаз, которая возникает, если среда обладает естественным двулучепреломлением. Эту разность фаз необходимо компенсировать, так как она мешает построению амплитудного электрооптического модулятора света. Это справедливо и для случая, когда свет распространяется вдоль оптической оси, но световой пучок обладает расходимостью. Изменение интенсивности света на выходе системы (модуляция света) происхо./1 где влении элек - размер кристалла в трического поля,- в направлении рас та,странения св Изобретение относится к квантовои оптике и может быть применено в приборах оптической связи, дальнометрии, локации, вычислительной техники и т. д.Известный модулятор состоит из поляриза тора, электрооптического элемента, анализатора и блока управления. В качестве поляризатора и анализатора обычно используются либо поляризационные призмы, либо поляриодные пленки, Электрооптические элементы 10 выполняют из кристаллов, обладающих электрооптическим эффектом.Существует два вида электрооптических элементов, работа которых основана на продольном и поперечном электрооптических эффек тах. При использовании продольного линейного электрооптического эффекта величина управляющего напряжения не зависит от геометрических размеров кристалла и полностью определяется величиной электрооптических 20 коэффициентов и показателем преломления для данной длины волны излучения, При использовании поперечного линейного электро- оптического эффекта величина управляющего напряжения пропорциональна отношению 25 лучае управляющее напряжение пылить путем уменьшения отнодит за счет изменения ЛФ при наложении переменного электрического поля.Однако известные модуляторы характеризуются, большими управляющими напряжениями, малой угловой апертурой и недостаточнойнадежностью.При уменьшении отношения ф в электрооптических элементах управляющее напряжение уменьшается, однако при этом уменьшается и диаметр светового окна модулятора, ач ак как допустимая расходимость световогопучка для известных электрооптических элементов мала, то при использовании модуляторов с такими элементами необходимы специальные источники света или оптические системы для формирования узкого параллельйого пучка света, что приводит к большим потерям света.Целью изобретения является уменьшениеуправляющих напряжений, увеличение угловой апертуры и повышение надежности,Для этого электрооптический элемент выполнен с цилиндрическими электродами, оськоторых перпендикулярна направлению распространения света.Изобретение поясцено чертежами.На фиг. 1 приведена схема модулятора; цафиг. 2 схема электрооптического элемента.Модулятор света содержит поляризатор 1,короткофокусные объективы 2, электрооптический элемент 3, анализатор 4, блок управления 5 модулятором.Электрооптический элемент содержит(фиг. 2) электроды 6, кристаллический элемент 7 с полированными плоскостями 1001,проводники 8 для подведения управляющихнапряжений, 9 падающий на кристалл лучсвета, электрический вектор которого параллелен направлению 1101 или 11 О,Поляризатор в модуляторе располагают таким образом, чтобы плоскость поляризациилуча совпадала с плоскостью кристалла 110или 110. Электрическое поле прикладываютвдоль направления О 01, В этом случае индуцировацную разность фаз для кристаллов сточечной группой симметрии т 3 т (к которымотносится кристалл магнониобата свинца)можно представить следующим образомзйф, (2)п 1 ло (Я 11 - %г) Е 20 30 35 40 45 50 55 60 65 с Х 1/2 В д,(и - %10У(3) Х/2 где по показатель преломления кристалла вотсутствие электрического поля,; квадратичные электрооптические коэффициенты,Е напряженность электрического поля,Х длина волны.Так как для кубических кристаллов Фо О,то из (1) напряжение, при котором разностьфаз между ортогональцыми составляющимилинеино-поляризованного света достигает и,определяется выражениемИз этого выражения видно, что с уменьшением размеров кристалла при сохранении условия д,1 полуволновое напряжение уменьшается. Таким образом, управляющее напряжение в модуляторе уменьшается при уменьшении размеров кристалла, что значительно уменьшает габариты модулятора. Кроме того, за счет квадратичного электрооптического эффекта полуволновое напряжение можно уменьшить, если подать постоянное электрическое смещение, т. е. перейти на следующие ветви статической характеристики. Полуволновое напряжение между 1-тым максимумом и -тым минимумом можно представить следующим выражением(4) Гл 2 - Ь",2 У 21 +- У 21 ООгде Гр полуволновое напряжение, определяемое выражением (3),и 1 1, 1+ положительныецелые числа,(5)1+ (Ца)ф Возможность работы такого электрооптического элемента в сходящихся (расходящихся) пучках света позволяет устанавливать элемент в каустике светового пучка, что позволяет еще более оптимизировать конструкцию модулято. ра. На фиг. 2 приведена схема электрооптического элемента, у которого плоскости приложения электрического напряжения заменены вогнутыми цилиндрическими поверхностями, причем их образующие перпендикулярны направлению распространения света. Радиус цилиндрической поверхности выбирают, исходя из требований к угловой апертуре модулятора. В соответствии с предложенной схемой был разработан, изготовлен и испытан модулятор со следующими размерами электрооптического модулятора: длина элемента 1 - 3 мм, минимальное расстояние между электродами 0,2 мм, радиус кривизны цилиндрических поверхностей 1,5 мм. Полуволновое напряжение такого элемента на первой ветви составляло оокя 90 в. При напряжении смещения260 в полуволновое напряжение уменьшилось до -20 в. При этом контрастность модулятора при максимальной допустимой расходимости света 20 60 составляла 1:500.Таким образом, предложенный модулятор допускает модуляцию немонохроматических пучков света с большой расходимостью донескольких десятков градусов, а его управляющее напряжение может быть уменьшено ДО НЕСКОЛЬКИХ ВОЛЬТ,1Угловая апертура модулятора при использовании кубических кристаллов практически ограничивается только геометрическими размерами электрооптического элемента. Допустимый угол расходимости светового пучка определяется следующим выражением408257 г.2 оставнтель В. Звере Техред А, Камышин Хлебник Род ректор Л, Орлова Заказ 794/3ЦНИИП 1 Изд.327 Тир осударственного комитета Сове по делам изобретений и отк Москва, Ж, Раушская наб., гк 551 Подпи снаа Министров СССРытий ипография, пр. Сапунова, 2 Предмет изобретения Модулятор света, содержащий поляризатор, электрооптический элемент, выполненный из кристаллов магнониобата свинца, анализатор и блок управления, отличающийся тем,что, с целью уменьшения управляющих напряжений, увеличения угловой апертуры и повышения надежности, электрооптический элемент выполнен с цилиндрическими электро дами, ось которых перпендикулярна направлению распространения света.