Модулятор света

366809 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Ия К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистицеских РеспубликЗависимое от авт. овидетельства МЗаявлено 11.И.1970 (Эй 1447765/26-25) Кл. Н 01 в 310 б ОЖ 1/26 исо ением заявки М Государственный комитеСовета Министров СССРпо делам иэооретенийи открытий ПриоритетОпубликовано 17.1 Х,1973, Бюллетень УДК 621.375,8,535. П. Бузылев, О. Г. Влох, В, К. Зайцев, М. И. Лобский,В. М, Овчинников, Ю. А. Пирогов и Ю. В. Шляндин Заявит ДУЛЯТОР СВЕТА 1Изобретение относится к области ква 1 нтовой электроники и может быть использовано, как для модуляции добротности резонатора оптического квантового генератора (ОКГ), так и для модуляции узконаправленных мо нохроматичеоких световых пучков.Известны модулирующие устройства, в частности электрооптические затворы для ОКГ, основанные на эффекте Поккельса, состоящие из поляризатора, анализатора и уста новленного между ними электрооптического элемента, оптическая ось которого совпадает с направлением распространения светового пучка. В том случае, если в качестве электрооптического элемента используются апти чески активные кристаллы, например кварц, то для компенсации естественного двулучепреломления в направлении осей Х и У электрооптический элемент выполняется в виде двух идентичньох кристаллов, расположен ных так, что световой пучок параллелен одной из кристаллофизических осей кристалла Х и У, а электрическое поле:перпендикулярно ей.25Однако такие устройства имеют, прежде всего, высокое управляющее напряжение, достигающее на длине волны рубинового ОКГ величины 15 кв для кристалла КДП и 30 кв для кварца; для длины волны неодимового ОКГ - 20 кв для КДП и 40 кв для кварца.30 Кроме тсьго, электрооптические светозатворы, работающие в световых пучках, распространяющихся вдоль одной из кристаллофизических осей, например вдоль оси У, имеют апертуру большую, чем апертура резонатора ОКГ и, следовательно, не обладают селектирующими свойствами. В случаете кварцевых затворов электрооптический элемент состоит из двух кристаллов, что приводит к увеличению вредных потерь на отражение внутри резонатора и существенно усложняет ориентирование и юстировку элементов затвора.Цель изобретения - разработка более эффективного устройства, имеющего более низкое управляющее напряжение. Она достигается тем, что модулирующий элемент располагают таким образом, что направление управляемого светового потока составляет с направлением одной из кристаллофизических осей модулирующего кристалла некоторый угол, соответствующий, например, экстремумам интерференционной коноскопической картины.Изобретение иллюстрируется чертежами. На фиг. 1 представлена оптическая схема описываемого устройства; на фиг. 2 - экспериментальная зависимость пропускания устройства от напряжения для кварца при различных углах Ч. для Х=6328 А; на фиг, 3 - то же для кристалла класса 4 т,22). пц2 2 фп - и( 60 65 Устройство состоит из поляризатора 1, модулирующего элемента 2 и анализатора 3, Для кристаллов класса 4 т, например КДП, модулируюший элемент вырезан (см. фиг. 1) или наклонен таким образом, что ось Л модулирующего,кристалла составляет с оптической осью АА устройства угол , определяемый соотношением где (. ( - приложенное напряжение,1/(2 - ,полуволновое напряжение, т. е. напряжение, создающее в кристаллеразность хода в 7,(2,7. - длина волны излучения,К - порядок интерференции,аз - длина кристалла вдоль оптическойоси,и( и пп - главные показатели преломления.На боковую поверхность кристалла по периметру рабочего торца нанесены поясковыеэлектроды 4.При использовании оптически активногокристалла, например кварца, величина угласр выбирается из соотношения2(г ппи, +";сов 4 о =К), сов;п 2 в 1 пф "+п 2 сов где (1 - длина кристалла вдоль оптическойоси,Х - длина волны излучения,и( и пп - главные показатели преломления,1) - удельное вращение, т. е, поворот.плоскости поляризации а единицудлины оптически активного кристалла,К - порядок интерференции.В этом случае электроды 5 имеют вид продольных,полос (изображены па фиг. 1 пунктиром),Описываемый модулятор света работаетследующим образом.Благодаря тому, что угол ср между оптической осью модулирующего кристалла и осьюустройства, совпадающей с направлениемраспространения монохроматическото светового пучка, соответствуег экстремуму конзскопической картины, при установке модулирующего элсмента 2 мскду скрещеннымиполяризатором 1 и анализатором 3 пропускание устройства в отсутствие управляющегонапряжения равно или близко (с учетом неоднородностей в реальных кристаллах) нулю (см, фиг. 2).,При подаче на электродыполуволнового управляющего напряженияразность фаз для обыкповенпой и пеобыкновеннои волн изменяется на 712, что соответствует сдвигу интерференционной коноскопической картипы на половину порядка интерференции, т. е. максимальному пропускапиюустройства.При использовании в качестве модулирующего элемента 2 кристалла класса 4 т заг 5 10 15 20 25 30 3 г 40 45 50 55 вор может быть закрыт при напряжении, отличном от нуля, Величина и полярность этого напряжения определяются величиной и знаком угла ср (см. фиг, 3, кривые а, б).Для достижения максимального пропускапия к электродам 4 в этом случае нужно прикладывать напряжение противоположного знака, Такой режим работы позволяет управлять устройством с помощью импульсов переменной полярности и, следовательно, снизить амплитуду управляющего напряжения. За счет этого снижаются требования к прочности изоляции питающих устройств, упрощается их конструкция и уменьшаиотся габариты. При использовании более высоких порядков интерференционной коноскопической картины условия (1) и (2) выполняются в более экой угловой апертуре, что позволяет использовать предлагаемое устройство для угловой селекции мод,Устройство согласно изобретению позволяет работать в большом диапазоне углов на,клона оптической оси и модулирующего кристалла по отношению к направлению распространения светового потомака, За счет выбора соответствующего угла Ч возможно получение различных начальных состояний устройства, т. е. его работа на подачу или на сброс напряжения. При использовании нескольких устройств, расположенных последовательно, возможно перекрытие большой угловой аперту ры, наложением миниму мов интерференции коноскопической картины одного устройства на максимум другого. В этом случае возможно существить сканирование излучения ОКГ путем управления добротностью резонатора. Создание управляющего сигнала в описываемом устройстве может быть осуществлено не только электрическим, но и другим, например механическим путем. В этом случае электроды должны быть заменены соответствующими элементами для создания механических напряжений.Таким образом, предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами по сравнению с известными:1. Обеспечивает возможность снижения амплитуды управляющего напряжения.2, Позволяет работать в широком диапазоне углов наклона оптической оси модулирующего кристалла по отношению к направлению распространения светового потока, а не только вдоль оптической оси.3, Обладает селектирующими свойствами при работе в,более высоких порядках интерференции. Пр едмет изобретения Модулятор света, содержащий поляризатор, анализатор и модулирующий элемент, выполненный, например, из электрооптического кристалла с электродами для подачи модулирующего напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности моду366809 СРиг. 2 П 15 га пра 5 ляюиее напрРиг. 2 е,кЕ лятора и его селектирующик свойств, оптичеокая ось модулирующего элемента наклонена к оси модулятора под углом, соответствующим расположению одного из экстремумов интерференционной коноскопической картины.Типография, пр. Сапунова, и Заказ 3502/6 Изд,30 Тираж 780 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5