Электрооптический преобразователь электрических сигналов

тс+ агс з 1 п 55 60 05 находятся в светонепроницаемом корпусе 15. Один из каналов преобразования образован элементами (последоватсльно по ходу луча света) 1, 9, 13, 7, 10, 14, 4. Второй канал образован элементами 1, 9, 13, 5, 11, 2 и третий канал - 1, 9, 13, 7, 10, 14, б, 12, 3. Элементы первого канала расположены на одной оси с источником света 1 и фотоприемником 4, в остальных каналах эта соосность нарушастся, поскольку эти каналы работают на световом луче, идущем уже от светоделителя 13 или 14,В основу работы преобразователя положена способность кристаллов, обладающих гистерезисным электрооптическим эффектом, преобразовывать непрерывный поляризованный световой поток в импульсы света, длительность которых зависит от электрического напряжения, поданного на кристалл. На фиг. 2 показана электрооптическая петля гистерезиса сегнетоэлектрпческого кристалла. Если к кристаллу прикладывается синусоидальное напряжение, то при перенесении синусоиды с уровнем коэрцитивного поля +Е, (точка а на фиг. 2) кристалл переходит в состояние пропускания света, которое продолжается вплоть до точки б (а - б - интервал пропускання света), где поле достигает величины +Е. и кристалл переходит в состояние, при котором он не пропускает света. Это состояние продолжается до точки в, где поле достигает величины +Е и цикл повторяется. Таким образом, непрерывный световой поток, проходя через кристалл, преобразуется в импульсы света 1,Р следующие с частотой, равной частоте синусоидального напряжения и имеющие длиттельность т= - (Т - период синусоиды).2Если к кристаллу кроме синусоидального напряжения У прикладывать и постоянное напряжение У:, то это приводит к смещению петли гистерезиса вдоль оси электрического поля, что проявляется в изменении величины коэрцитивного поля для положительной и отрицательной полуволн синусоидального напряжения У .На фиг, 2 штриховой линией показана смещенная петля гистерезиса, получснная в результате, приложения к кристаллу отрицательного постоянного напряжения - У Для этой петли гистерезиса коэрцитивные поля будут иеть значения) - Е;,)(+Е;Вследствие этого интервал пропускания света через кристалл станет равным интервалу а - б (Ь - г), который будет меньшим интервала а - б, Это приведет к уменьшению длительности импульса света, прошедшего через кристалл, до величины с. При изменении полярности У: петля гистерсзиса сместится в,противоположную сторону, что прпведст к увеличению длителыо 10 15 20 25 30 35 40 15 50 сти световых импульсов, прошедших через кристалл.Зависимость длительности импульсов света от величины постоянного У: и переменного 1/ впряженЙ может оыть выражена соотношеисм:- агскп()//2 У,где К - амплитудное значение синусоидального напряжения У1 - частота переменного напряжения.Как следует из приведенного соотношения при неизменном У:, длительность импульсов определяется только величиной У, и наоборот, при неизменном У, длительность импульсов зависит только от У На фиг. 3 показана графическизависимость длительности импульсов т от величины постоянного напряжения при различных значениях переменного напряжения У . Таким образом, очевидно, что сегнетоэлектрический кристалл, обладающий гистерезисным электрооптическим эффектом, преобразует непрерывный световой поток в световые импульсы, длительность которых зависит от,величины постоянного или переменного напряжений, прикладываемых к кристаллу, Исходя из вышеизложенного, также очевидна одна из основных функций, которую может выполнять предлагаемое устройство - это преобразование аналогового сигнала в импульсный.Преобразователь работает следующим образом.Непрерывный световой поток, идущий от источника 1, проходит через поляризатор 9 и попадает на светоделитель 13, На свето- делителе световой поток делится на несколько лучей в зависимости от типа используемого оветоделителя.На фиг. 1 светоделитель делит поток,на два луча (полупрозрачное зеркало), один из которых распространяется прямо и попадает,на кристалл 7, другой - отразившись от светоделителя 13, попадает на кристалл 5, затем через поляризатор 11 на фотоприемник 2. Идущий прямо луч проходит через кристалл 7, поляризатор 10, светоделитель 14, где он опять делится. Один из разделенных лучей идет прямо,на фотоприемник 4, другой - через кристалл б, поляризатор 12 на фотоприемник 3. Таким образом, каждый отдельный луч с находящимся на его пути поляризаторами и кристаллами представляет собой отдельный канал преобразования. При приложении к кристаллу 5 или б или 7 неизменного синусоидалыного напряжения и несущих информацию аналоговых сигналов, непрерывный световой поток, проходя через кристалл, преобразуется в импульсы света, длительность которых несет информацию об аналоговом сигнале. На фотоприемниках 2 или 3 или 4 импульсы света преобразуются в электрические импульсы соответствующей длительности. Таким образом, аналоговая информация, преобразуется в электрические импульсы (в интервал времени).Предлагаемый преобразователь превосходит по своим техническим возможностям прототип благодаря более широким функциональным способностям. Этот преобразователь может выполнять функции сложения и вычитания сигналов, что не может выполняться прототипом. Необходимо также отметить экономическую выгодность увеличения канальности преобразователя за счет деления светового луча, поскольку при этом уменьшается количество поляризаторов, приходяшихся на один канал. Например, из фиг. 1 видно, что поляризатор 9 обслуживает сразу два канала, оканчивающиеся фотоприемником 2 и фотоприемником 4. Таким образом, чем больше каналов преобразования, полученных за счет светоделителя, тем меньше стоимость каждого канала и в целом один канал такого преобразователя дешевле прототипного преобразователя. Отсюда следует, что предлагаемый преобразоватсль имеет высокую экономическую эффективность.Необходимо также отметить высокую надежность и помехозащищенность преобра зователя. Надежность обусловлена полнымотсутствием полупроводниковых элементов типа диод, тр анзистор, помехозащищенность вытекает из световой (а не электрической) природы носителя информации.10Формула изобретенияЭлектрооптический преобразователь электрических сигналов, содержащий источник света, два последовательно расположенных 15 сегнетоэлектрических кристалла с электродами и фотоприемник, перед каждым из которых расположен поляризатор, о тл и ч аю щи йся тем, что, с целью расширения его функциональных возможностей за счет 20 увеличения числа каналов преобразования,в него, введены два светоделителя, расположенные перед каждым из кристаллов и два дополнительных фотоприемника, оптически связанные со светоделителями, а также до полнительный сепнетоэлектрический кристалл с электродами и поляризатором установленный между первым светоделителем и дополнительным фотоприемником.682857 и Рие.х оставитель Н. Решетнико Редактор Н, Коляда рректоры: О. Данишева и Т. Добровольска ипография, пр. Сапунова,Заказ 2202/1 Изд.529НПО Поиск Государственного комитет113035, Москва, ЖТираж 591СР по делам изобретениушская наб., д. 4/5 Подписно открытий