Электрооптический переключатель поляризации

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИКАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ(23) Приоритет ЮЮ осударстаеииый комит Совета Мииистраа ССС по делам изооретеиийи открытий 11.76. Бюллетень 4) Опубликов 5,241,3 (088,8 45) Дата опубликования описания 04,03.77 А. Вдовенков, Н, Н. Евтихиев, В, В. Осипов, В. Н, Сима и К. П. Цветаев(72) Авторы изобретен сковский институт радиотехники, электроники и автоматик 1) Заявитеючах при комэнергию, рассеиваемую вмутации,Однако и эта схема н лючает потерь тпв 5 ных сопротивлениях соковольтн т ь изобретени повышение быстродейснижение потерь энерлючат О ст ии.П аемый качес отличается го блока слу- роэлектрика ючател авляюш аг е упр й кри сегн о в м ьнь пол тал жит д или м месям эле менног яризу нодо п тмика с приалле, с нак световой ки связан я в кри шим звестен та эле очн ами ле песен энерг с ист лючатель поляризации, сновные элементы, в к чем кристалл оптиче электроды кристалла светоник блок представляет собопитанием синусоидаль апряжением от генерат 1 атор с коммутацией в ю напряжения на элект алле и тока вторичной ора 3. Такая схема тооой энергии ами электСтрук ту тва предст ройто Пер еклю вой энергииИзобретение относится к оптьэлектронике, в частности, может найти применение в дискретных электрооптических дефекторах, модуляторах и затворах.Известны электрооптические переключатели поляризации, состояшие из электроопти ческого кристалла с электродами и управля юших блоков в виде высоковольтных источников постоянного или переменного (синусоидального) напряжения и различных высоковольтных ключей 11, 21.Однако в высоковольтных ключах происходит паразитное рассеяние, пропорциональное квадрату коммутируемого напряжения,трооптическии пересодержаший те же отором управляющий й резонансную схему ным высоковольтным 20 ора через трансформомент равенства нурооптическом крис- обмотки трансформа- позволяет уменьшить 25 гии. в колебательнои системе и на ключей. Применени ых ключей с малой частотой вания ограничивает быстродействиеэлектрически связаны с эл ооптического кристалла, ная схема предлагаемого ус авлена на чертеже,атель содержит источник св 1, кристалл 2 с электродам534726электрооптический кристалл 4 с прозрачными электродами 5.Работает устройство следующим образом;Импульс От источника световой энергии1 падает на кристалл 2. С электродов 3 крис.талла высоковольтный импульс подается напрозрачные электроды 5 и возцействует наэлектрооптический кристалл 4, который поворачивает плоскость поляризации управляемого линейно поляризованного монохромати 10оческого светового луча на 90 С (либопреврашает линейную поляризацию светового луна в круговую при применении четвертьволновых фазовых пластин).В рассматриваемомустройстве используется продольный электрооптический эффект. Возможно также применение электрооптического переключателя поляризации с использованием поперечного электрооптического эффекта.Кристалл 2 представляет собой пироэлеи-трик либо монодоменный сегнетоэлектрик(например, монодоменный кристалл ь МВОвыращенный в электрическом поле) с примесями, обладающими высокой поляризуемостьюв данном кристалле. Концентрация примесей ффможет колебаться от 10 цо 1 У ат/см,6При освещении кристалла величина его спонтанной поляризации Р меняется как за счетпироэффекта, так и за счет изменения дипольного момента примесных .центров,В рассматриваемом устройстве используется эффект возбуждения поимесных центров.В результате в кристалле возникает диполяризующее электрическое поле Е=-4 ГаР, гдеизменение поляризации кристалла дР при на-личии Е равноЬ Р=а 7 +,Электрическое поле возникает в основном врезультате возбуждения примесных .центров,принцип действия рассматривается на основеэтого эффекта). Мощность излучения, падающего на единицу поверхности кристалла, опрецеляет количество возбужденных примесных центров и следовательно, разность потенциалов между контактами кристалла, В качестве источников световой энергии можно применять люминесцентные диоды, полупроводниковые ,лазеры и т. д. Примерами возможных материалов дляуправляющего кристалла являются монокристаллы Ь КЪО, легированные железом в концентрации 0,03%,Данное устройство позволяет значительно повысить быстродействие систем управления электрооптическими затворами, дискретными электрооптическими дефлекторами, электрооптическими модуляторами и т. д которое в описанной системе опредляется в основном частотой управляющих импульсов источника световой энергии. При применениилюминесцентных диодов можно получить частоту до ста мегагерц с цлительностью фронта световых импульсов порядка наносекунды.Преключатель потребляет меньшую энергию,надежнее и долговечнее известных при габаритах и весе, сравнимых и цаже меньших,чем у управляемых элементов, что особенно важно при применении устройства в космосе,гце Электрооптический переключатель поляризации, содержащий электрооптический кристалл с электродами и управляющий блок, отл и ч а ю ш и й с я тем, что, с цельюповышения его быстродействия и снижения потерь энергии, в качестве управляющего блока служат дополнительный кристалл пироэлек -трика или монодоменного сегнетоэлектрикас примесями, поляризующимися в кристалле,с нанесенными электродами и источник световой энергии, причем кристалл оптическисвязан с источником световой энергии, аэлектроды кристалла электрически связаныс электродами электрооптического кристалла,Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:1, Вуль В. А. Быстродействующая схема для управления переключателем поляризации,Р - изменение спонтанной поляриза 34 О Ь- восприимчивость кристалла;- диэлектрическая проницаемость.Иэ приведенных выражений Е=49 с а Р )8 т.е, Е велико в пироэлектриках с малой ве- Ю личиной 6 (жестких пироэлектриках). Под цействием поля Е благодаря высокому сопро 8 г тивлению кристалла (10 + 10 ом/см) и окружающей срецы между омическими контактами возникает разность потенциалов, ф 6 максимальная между поверхностями кристалла, перпендикулярными кристалло-физической оси,Инерционность проявления эффекта опреде- ляется временем релаксации возбужденных-н состояний примеси и может составить 10 сек. Длина волны света должна соответствовать полосе поглощения кристалла за счет возбуждения примесных центров (так как Ю формула изобретения534726бсер. "Радиоэлектроника-, 1971, т. 14,6,стр. 648-656,3, Авторское свидетельство СССР Ь356621, кл, ( 02 7 1/18, 15.01,71.0 ираж 654нного комитделам изобрЖРауш Подл а Минисноеов СС та Сове тений и ская наб арст пткрытид. 4/ 113035, М филиал ППП роектная, 4 ент", г. Ужгоро фПриборы и техника экспериментами, 19712.2, Вуль В. А. Электронные схемы для управления электрооптическими переключателюди поляризации, Известия Вдов Решетниковдан Корректор Н. Ковалева