Электрооптический модулятор света

ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 02.06.75 (21) 2139851/25 Союз Советских Социалистицеских Республик(45) Дата опубликования описания сударствеииый комитетсвета Мииистров СССРпо делам изобретенийи открытий3(72) Авторы изобретения Б. Сидоренко ережной, Ю. В. Попо 1) Заявител ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТ Изобретение относится к области технической физики, в частности к технике управления световым излучением, и может быть использовано в оптической связи, полиграфии, вычислительной технике. 5Известны электрооптические модуляторы света, состоящие из поляризатора, электро- оптического элемента и анализатора, В этих модуляторах в качестве электрооптического элемента использованы кристаллы, обладаю щие электрооптическим эффектом, Управляющее напряжение может быть приложено к граням либо перпендикулярно к направлению света (поперечный элекреоптический эффект), либо параллельно этому направлению про дольный электрооптический эффект), Поляризатор и анализатор выполнены в виде отдельных элементов.Недостатки таких модуляторовзаключаются в следующем, Применяется ненадежное 20 или громоздкое крепление электрооптического элемента, Для увеличения светового окна требуется изготавливать кристалл больших размеров, что ведет к увеличению управляющих напряжений (случай цоперечно - 25 о эффекта), Эти модуляторы работают в араллельных или близких к параллельным учках света, что в большой степени ограничивает их применение в оптических сисемах. В этих модуляторах изменение интенивности излучения под действием электриеского поля происходит по всей плошади ветового пятна. Известен также модулятор, являющийся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому модулятору, содержащий электрооптический кристалл- магнониобат свинца с электродами, блок питания, поляризатор и анализатор. Этот модулятор работает на продольном эффекте, Световое окно его при приложении управляющего напряжения просветляется по всей площади.При использовании электрооптического модулятора в полиграфических устройствах, электронных цветокорректорах, фотонаборных машинах этот модулятор должен работать в сходящихся пучках света с источниками, имеющими большой спектральный диапазон излучения, и модулировать интенсивность проходящего излучения изменением площа5 25042 4распространяется и световое излучение. При продольном электрооптическом эффекте в кристалле РММ зависомость пропускакия светового потока через модулятор от формы кристалла и управляющего напряжение определяется по формуле: 10 ди светового пятна, Последнее условие позволяет получать растрированныефотофор мы сразу непосредственно при обработке поступающей на вход полиграфической аппа ратуры информации. Такой аппаратурой являются различного типа цветэкорректоры, клишеграфы и т,д. Применение модулятора интенсивности излучения с изменяемой площадью светового пятна сокращает процессы полиграфической обработки информации,Однако при помощи известного модулятора невозможно получить модуляцию светового пучка по площади его сечения, что требуется в чолиграфической технике.Для осуществления модуляции светового пучка по площади его сечения и улучшения качества растровой записи в предлагаемом модуляторе выходная поверхность электрооптического кристалла имеет сферическое углубление.20 2 п ЯМ)Э 2 Я 1 где ц - управляющее напряжение1 - толщина кристалла в направлениираспространения света;м - показатель преломления кристалла;оК - электрооптический коэффициент;Л - длина волны модулируемого излучения;- - коэффициент пропускания модуля-о тора.На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого модулятора, на фиг.2- зависимость отической плотности почерненкя контрастной фотопленки от величины экспозиции; на фиг, 3 - зависимость изменения диаметра зоны с коэффициентом пропускания - , большим или равным 0,5 от3Зоизменения величины приложенного к модулятору напряжения,Интенсивность света, прошедшего от источника света 1 через оптическую систему см, фиг. 1), состоящую из поляризатора 2, электрооптического элемента 3 сэлектродами 4, анализатора 5 на входеприемника излучения 6 зависит от управляющего напряжения, подводимого на кристалл от источника 7. Кроме того, распределение интенсивности света по плошади 4 Осветового пятна также зависит от управляющего напряжения. Одним из вариантовизобретения является модулятор, в которомэлектрооптический элемент изготовлен изкристалла РЬ Му МЪ 0 РММ 1 точечной,ц 5группы симметрии тл 3 тл, обладающегоквадратичным электрооптическим эффектом,в виде пластины с ребрами, направленнымипо кристаллографическим осям (100), (010)( 001) и имеющей переменную толщину в направлении (001). Прозрачные электроды 4нанесены на светопропускающие поверхностиэлектрооптического элемента. Поляризатор 2и анализатор 5 размещены соответственноперед входной и выходной поверхностями 56электрооптического элемента в скрещенномположении,Злектрическое поле прикладывается внаправлении (001), в этом же направлении 60 Система растровой записи в полиграфии работает с высококонтрастными фотопленками. Графики зависимости оптической плотности 3 таких пленок от экспозиции, т.е. от количества света при постоянном времени засветки, имеют вид, показанный на фиг.2,Отсюда следует, что начиная с величины Нплоскость засвеченного пятна становится максимальной, большей чем Й 3,5, При количестве света в точке пятна, большем чем Н, , плотность пятна на фотопленке будет больше, чем Э3,5, а при количестве света меньшем, чем Н, плотность почернения ничтожно мала и пленка остается прозрачной, Отсюда можно сделать вывод, что если придать электрооптическому элементу определенную форму, то при изменении управляющего напряжения можно получить на контрастной пленке ряд подобных по форме пятен, что и требуется для получения записи растрированного изображе В одном из вариантов рассматриваемого модулятора электрооптический элемент выполнен в виде плосковогнутой линзы со световым диаметром 5 мм, радиусом кривизны кр = 3,625 мм и толщиной линзы по краю светового диаметра 2 мм, При подаче на электрооптический элемент управляющего напряжения коэффициент пропускания модулятора начинает увеличиваться от 0 до 0,5 в центре светового окна модулятора при увеличении управляющего напряжения до 530 В, При дальнейшем увеличении управляющего напряжения диаметр участка с коэффициентом пропускакия, равным или большим чем 0,5, начинает увеличии нВсяицина увспоьиции йл, Я 5ваться, и при напряжении 750 В на краях светового окна модулятора величина коэффициента пропускания достигает 0,5, а в центре 1. При регулировке источника освеще ния таким образом, чтобы при коэффициенте пропускания, равном 0,5, количество света соответствовало Нк, на контрастной фотопленке получается растровая запись, элементы которой имеют вид круглых пятен переменной площади. 10 формула изобретения Электрооптический модулятор света, содержащий электрооптический кристалл с электродами, блок питания, поляризатор и анализатор, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью осуществления модуляции светового пучка по плошади его сечения, выходная поверхность электрооптического кристалла имеет сферическое углубление,бОО що Улрвбляющее напряжение Фиг. У Заказ 5040/577 Тираж 654 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раущская наб., д.4/5