Электрооптический дефлектор

вап" фЕатЧВФ т И Е нц 593174 Союз Йоветскик Социалис 1 ических Реслуолии(43) Опубликовано 15.0 (45) Дата опубликовани осуаарствеииын иомите оаеа Министров СССР.78. Бюллетень Мя описания 03,03.7(71) Заявитель рдена Трудового Красного Знамени инстит радиотехники и электроники АН СССРООПТИЧЕСКИЙ ДЕФЛЕКТОР 4) ЭЛ 2 Изооретение относится к оптоэлектронике и может найти применение для отклонения и модуляции лазерного луча, например в вычислительной технике.Известны электрооптические дефлекторы, в которых дискретное отклонение светового луча достигается за счет дифракции света на периодических фазовых структурах, индуцллруемых в электрооптическом кристалле управляющим электрическим полем, Распределение поля в кристалле повторяет форму пилообразных или прямоугольных электродов, вызывая изменение показателя преломления электрооптического кристалла в пространстве между электродами. При прохождении нескольких последовательно расположенных по ходу луча электродов, имеющих разный пространственный период, луч отклоняется на угол, определяемый комбинацией включенных в данный момент электродов, т, е, электрическим сигналом, поступающим на вход системы 11,Существенным недостатком подобных дефлекторов является принципиальная невозможность снизить запасаемую в них энергию электрического поля, диссипируемую в процессе работы на активном сопротивлении цепи и приводящую к нагреву системы. Например, в компьютере с числом дефлекторов порядка 10, занимающих объем порядка 1 м,выделяется мощность около 30 кВт, теплоотвод которой технически сложно осуществить,Снтлжение энергетических затрат в дифракционных электрооптическнх дефлскторах воз 5 мозкно за счет уменьшения объема кристалла,занимаемого электрическим полем. Однако наэтом пути стоят ограничения, обусловленныесамой конструкцией устройства. Действительно, объем, занимаемый полем в известных де 10 флекторах, в расчете на один вход равен Г== д.ф, где д 4, - эффективные размерыэлектродов вдоль осей х, я, а Й - толщинакристалла. Апертура Л пучка света в направлении х связана с поперечным размером элек 15 трода с 1, соотношением а,=Л, где факторвиньетирования 1. Для работы дефлекторанеобходимо выполнение неравенстваА/Ь = д(Л)20 где У - разрешающая способность дефлектора, 1 в дли волны света. Таким образом,условие (1) ограничивает возможности уменьшения размеров устройства.Ближайшим по технической сущности к25 описываемому изобретению является электрооптическое устройство для управления световым пучком, представляющее собой слоистуюструктуру, которая состоит нз слоя электрооптического материала, прозрачного световодно 30 го слоя и снабзксна элсктродамн, Одна нз поверхностей электрооптического материала рифленая, а электроды выполнены в виде пленок, расположенных на двух сторонах слоя электрооптического материала. При прилокспп к этому слоо переменного напряже ния происходит изменение коэффициента преломления электрооптического материала, что вызывает отклонение светового пучка и прохождение его через прозрачный слой, примыкающий к поверхности электрооптического 10 материала 12.Недостатком указанного устройства также являегся большое потребление энергии, связанное с тем, что поле создается во всем объсме электрооптического материала. 15Целью изобретения является уменьшение потребляемой мощности электрического поля прп сохранении разрешающей способности.Поставленная цель достигается за счет того, что электроды выполнены в форме по край пей мере двух пар отдельных элементов, размещенных на внешней поверхности слоистой структуры, из которых электроды, находящи 25 30 3540 45 50 55 однозначно соответствующий поступающему на вход М-разрядному (М - число пар электродов) двоичному сигналу У=а, а ам, аг= =0 или 1, Таким образом, описанное устройство осуществляет дешифрацию сигнала с.В описываемом устройстве можно существенно уменьшить запасенную энергиго электрического поля, сохранив при этом прежнюю разрешающую способность дефлектора. Это достигается за счет использования электрооп тического эффекта, требугощего затраты энергии только для переключения света из одной среды в другую в плоскости ху, где он отклоняется в поперечном хг (по отношению к электрооптическому отклонению) направлении на пассивной отклоняющей структуре (призме) . Угол отклонения на пассивной структуре может быть сделан на порядок большим, чем в случае электрооптического отклонения, что позволяет при сохранении разрешающей способности на порядок уменьшить апертуру системы и, следовательно, объем, занятый электрическим полем. 6065 1. Электрооптический дефлектор, выполненный в виде слоистой структуры, состоящей из слоя электрооптического материала и свето- водного слоя и снабженной электродами, отеся на внешней поверхности световодного слоя, заземлены, а противолежащие им электроды, расположенные на поверхности электрооптического материала, попарно эквипотенциальны, причем внутри этого материала между эквипотенциальными электродами расположены пассивные элементы отклонения светового луча в плоскости слоя электрооптического материала. Пассивные элементы отклонения светового луча могут быть выполнены в виде полостей, имеющих форму трехгранной призмы. Кроме того, для уменьшения отражения света на границе раздела слоев, между световодным слоем и слоем электро- оптического материала, расположен согласующий слой.На чертеже показано предлагаемое устройство.Оно содержит световод 1, согласующий слой, например интерференционную пленку 2, систему управляющих электродов 3, 4, заземленные электроды 5, электрооптический материал 6, отклоняющую систему 7, например призму.Устройство работает следующим образом.Линейно поляризованная монохроматическая волна, электрический вектор Е которой лежит в плоскости падения, вводится в диэлектрическую пластину - световод 1 с показателем преломления гг и проходит в нанесенный на световод согласующий слой, выполненный, например, в виде интерференционной пленки 2, с показателем преломления гг(гг. В отсутствие напряжения на управляющих электродах 3 и 4 относительно заземленных электродов 5 луч света испытывает полное внутреннее отражение на границе с электро- оптическим кристаллом 6, показатель преломления которого равен п,(гг,(гг и распространяется вдоль световода 1 (штриховые линии). При подаче на электроды 3, 4 электрического сигнала в виде прямоугольного импульса за счет электрооптического эффекта показатель преломления кристалла под электродом для необыкновенного луча повысится па величину Лгг;вследствис чего в этом месте расстроится полное внутреннее отражение на границе кристалла. Здесь и ниже для определенности предполагается, что Лггз)0. В противном случае на электроды 3, 4 должно быть подано постоянное напряжение, которое выключается при поступлении сигнала, После нескольких последовательных отражений в интерференционной пленке 2 часть света попадает в кристалл б (при этом происходит отклонение луча в плоскости ху), испытывает полное внутреннее отражение на границе раздела с внешней средой. Далее отклонение в плоскости хг на угол О происходит на призме 7, выполненной в кристалле, или на каком- либо другом пассивном отклоняющем устройстве и после прохождения участка под соседним электродом 4 возвращается в световод 1. Остальные электроды луч проходит аналогичным образом, попадая в кристалл б и отклоняясь на угол О,=( - 2) - О с помощью призмы в плоскости хг всякий раз, когда на г-ую пару управляющих электродов подается электрический сигнал. На выходе световода 1 луч падает на собирающую линзу, в фокальной плоскости которой установлены фотоприемники (на чертеке не показаны). В результате на выходе устройства луч отклоняется в плоскости хг на уголмй = йгЕ= Формула изобретениял и ч а ю щи й ся тем, что, с целью уменьшения потребляемой мощности, электроды выполнены в форме по крайней мере двух пар отдельных элементов, размещенных на внешнел поверхности слоистой структуры, из которых электроды, находящиеся на внешней поверхности световодого слоя, заземлены, а противолежащие их электроды, расположенные на поверхности электрооптического материала, попарно эквипотенциальны, причем внутри электрооптического материала между эквипотенциальными электродами расположены пассивные элементы отклонения светового луча в плоскости слоя электрооптического материала. 59317462, Дефлектор по п. 1, отличающийсятем, что пассивные элементы отклонения светового луча выполнены в виде полостей, имеющих форму трехгранной призмы,5 3. Дефлектор по п. 1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью снижения отражения светана границе раздела слоев, между световоднымслоем и слоем электрооптического материаларасположен согласующий слой.10 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент СШЛ349285, кл. 350 в 1,1970.2. Заявка Франции2257918, кл. СЬ 02 Г15 1/29, 1975.ставитсль Н. РешетниковТсхрсд И. Михайлова Тирани 633а Совета Министров СССРий и открытийаушская наб., д, 4,5 дписн Типография, пр. Сапунова, 2 Изд. Ла 246сударе;венного копнит по делам изобрст3035, Москва, Ж,оррскторы: Т. Добровольская и Л. Брахнина