Электрооптическая линза

Сфеа Сфаетсннх Сфцььмистнчесяих РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(о 1) М. Кл, 6 02 Е 1/29 ЯО 02 В 3/14 Государственник комвтет Совета Мкккстроа СССР аа делам азобретенкк а откропкй(45) Дата опубликования описания 15.05.78(54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА Изобретение относится к области устройств,управляницих оптическим излучением, и можетбыть использовано в качестве линзовой системыс изменяемым фокусным расстоянием, в частно.си, в фото-кинотехнике.Известны злектрооптические устройства дляизменения размеров сфокусированного световогопятна, представляющие собой злектрооптическуюсреду с электродами, служащими для создания вэтой среде неоднородного поля, приводящего ксимметричному относительно оси пучка отклонениюлучей,Из известных устройств наиболее близким потехнической сущности к описываемому изобретению является злектрооптическое устройство дляотклонения световых лучей, представляющее собойпластину из материала с линейным злектрооптическим эффектом, в которой под действием злек.трического поля наводится градиент показателяпреломления; на этой пластине расположены прозрачные электроды, один из которых - высокоомный; снабжен контактными площадками.Такое устройство предназначено лля откло.нения оптического лущ в одном направлении и неможет выполнять фокусирование луча. Цель изобретения - обеспечение фокусирова.ния оптического луча с возможноспю перестрой.ки фокусного расстояйия при отсутствии геоме.трнческих аберраций,Цель достигается тем, что в устройстве, со.держащем пластину с прозрачными электродамн,один из которых, высокоомный, снабжен контакт.ными площадками, на этом электроде последовательно размещены прозрачный изолирующий слойс круглым сквозным окном н ннзкоомный про.зрачный электрод. В этом устройстве контактныеплощадки выполняются в виде кольца, охватывающего края высокоомного электрода, а окно в изолирующем слое расположено в центре контактногокольца.На чертеже схематически изображена описываемая злектрооптическая линза.Электрооптижская линза состоит из тонкоиплоскопараллельной пластины 1, выполненной изматериала с линейным злектроопзическим эффек.том. На одну главную плоскость пластины нанесен низкоомный прозрачный электрод 2. На другуаглавную плоскость нанесен высоомный прозрачный электрод 3 с контактными площадками 4,выполненными в виде кольна, охватывающего краяэлектрода 3. На электрод 3 последовательно нанесены прозрачный изолирующий слой 5 со сквозным окном 6, расположенным в центре кольца 4, на 1 зкоомный прозрачный электрод 7. На электрод 3подается управляющее напржение от источника 8через регулировочное сопротивление 9, переключатель 10, электрод 7, окно 6 и кольцо 4. Электрод 2 также соединен с источником напряжения 8Ось Х - направление распространения оптического лущ, 10Градиент показателя преломления (и) в пре.ломляющей среде линзы в плоскосщ, перпендикулярной оси Х, в радиальном направлении от окна 6 создается подачей управляющего электрнчес.кого напряжения О от источника 8 на высокоом.ный электрод 3, При этом электрод 2 соединенс электродом 3 через сопротивление 9 и кольца 4или через сопротивление 9, электрод 7 и окно 6,По электроду 3 между кольцом 4 и пяпюм у окна б протекает ток 1, определяемый величинами О 20и сопротивлением электида 3,ОАЕдагде А - радиус кольцевого контакта 4;О - тоЛщш 1 а электрода 3;р - удельное сопротивление электрода 3(размером окна 6 можно пренебречь).1 аспределение электрического напряжения врадиальном направлении вдоль электрода 3 определяется выражением0=др ,25 кое поле Е, 1ЦУ)К ргде . - толщина пластины 1.За счет линейного электрооптического эффек та в пластине 1 в направле 1 ши оси Х под действием Ех возбуждается приращение показателя пре- ломления где ЬпВ - приращение п, соответствующее радиальной координате,В - постоянная, определяемая величиной и и линейным электрооптическим коэффициентом.Таким образом в радиальном направлении от оптической оси линзы коэффициент преломления и преломляюшей среды меняется пропорционально квадрату радиальной координаты. Если градиент и 55 где Оо . электрический потенциал, соответствующий значению радиальной координаты;35В - радиальная координата,Эквипотенциальные линии - концентрические окружности вокруг центра окна 6, Поскольку электрод 2 соединен с кольцом 4 илн окном 6 в пластине 1 вдоль оси Х существует электричес направлен к оптической оси, линза - собирающая, если градиент направлен от оптической оси - рассеивающая. Изменяя О и величину регулировочного сопротивления 9 можно менять величину градиента и, т,е. перестраивать фокусное расстояние Е линзы, Исходя из принципа Фермаи классической формулы линзы величина Е с известной степенью точности определится выражениемяЕ"хКонструкция описаний линзы проста, по. скольку она состоит из простейшей по форме плоской оШюродной пластины и однородных слоев.Толщина линзы фактически задаегся толщиной электрооптической пластины, которая выбира. ется из требований определенного Е и возможного значения Ьпх 11 т.е, величина 8 и О. Так, для Е50 см, В=см, при ЬпО- величина г."1 мм, т.е. достаточно мала. Управление фокусным рассто. янием линзы несложно, так каг; требует лишь изменения величины О и регулировочного сопротивления. Возможно изменять Е от величины, прак. тически равной бесконечности (О=О), до величин порядка 1 см (О=мах), если взять достаточно толстую злектрооптическую пластину или использовать набор тонких пластин, Для управления линзой нужно только электрическое поле, поэтому можно увеличить р высокоомного слоя и существенно снизить величину . Используя в качестве электрооптической среды сегнетоэлектрик с остаточной поляризацией, можно управлять не постоян. ным электрическим напряжением, а импульсным, В результате этого управляющая мощность умень. цп 1 тся в еще большей степени. Время перестроения Е определяется временами релаксации и и заряда конденсатора, который представляет из себя описанная линза, и может быть меньше 1 мкс. Условие пропорциональности Ьп квадрату радиальной координаты В для всех значений В является и условием отсутствия геометрических аберраций по всей апертуре линзы, В отличие от этого, например, для сферических линз аналогичное условие выполняется лишь вблизи оптической оси (параксиальное приближение).Применение описанной линзы даст следующии положительный эффект: упрощение конструкции и уменьшение габаритов линз с управляемым фокусным расстоянием; упрощение управления в широ. ком диапазоне фокусных расстояний; снижение мощности управления; увеличение скорости перестройки фокусного расстояния; устранение геомет. рических аберрацией,Формула изобретения1, Электрооптическая линза, содержащая пла тину, в которой под действием электрического поля наводится градиент показателя преломления, и611167 ь Н. РешетниковАндрейчу к рректор С Гараснияк актор на аказ 3151/37ЦН ираж 621 ПИ Государственного ко по делам изобре 113035, Москва, Ж - 3фнлнзл П ПП "Патент", г. Ужгород, ул. П тная, 4 прозрачные злектроды, один из которых - высокоомный, снабжен контактными площадками, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью обеспечения фокусирования оптинского луча, перестройкифокусного расстояния и устранения геометрич.ских 5аберраций, на высокоомном злектроде последовательно размещены прозрачный изолирующий слой с круглым сквозным окном н низкоомный прозрач ный электрод.2. Линза по п 1, о т л н ч а ю щ а я с я тем, что контактные площадки выполнены в вине кольца, охватывающего края высокоомного злектрода, а окно в изолирующем слое расположено в центре контактюго кольца. Подли сно митета Совета Министров тений и открьгтий