Дискретный электрооптический дефлектор

Союз Советски кСоциапистическикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(5 )М. Кд,.5 02 Г 1/29 с присоединением заявки Рк -Государственный комитет(23) Приоритет Опубликовано 3006.8.Бюллетень Ж 24Дата опубликования описания 30.06.81 по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения В,И. Поляков, Ю,И, Варенов и А,И, Конойко Институт электроники АН Белорусской ССР( 54) ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ДЕфЛЕКТОР Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для пространствен - ного разделения световых пучков,Известны дискретные электроопти 5 ческие дефлекторы, содержащие ряд последовательно расположенных и чередующихся призм и пар электродов, помещенных в специальный корпус с электрооптической жидкостью, Призмы вы 1 О полнены из одноосного оптического материала, например кальцита, и служат для углового расщепления светового пучка в зависимости от поляризации падающего света. 11 окальное управление поляризацией света производится с помощью электрооптической жидкости путем создания в соответствующем межэлектродном пространстве модулирующего электрического поля 11.Недостатки этих устройств . - сложность конструкции, определяемая, вопервых, необходимостью постоянной очистки электрооптической жидкости в процессе эксплуатации, во-вторых, необходимостью герметизации всей системы, так как электрооптические жидкости, например нитробензол, чрез. вычайно токсичны, в-третьих, требованиями специальных конструкторских решений для подведения управляющих напряжений, достигающих нескольких десятков киловольт, к электродам без нарушения герметичности корпуса, в-чет вертых, трудностью выбора материалов, нейтральных по отношению к электро- оптическим жидкостям, которые, как правило, химически очень активны, невозможность перестраивания геометрии устройства и трудность проведения юстировочных и наладочных работ, Все это ограничивает функциональные возможности вышеназванных дефлекторов.Наиболее близким к предлагаемому является дискретный электрооптический дефлектор, содержащий установленные последовательно друг за другом отклонянщие ступени, состоящие из переклю 3 842 бчателей поляризации и лучеразвацящего элемента,В известном электрооптическом дефлекторе переключатель поляризации илучеразводящий элемент каждой аткло 5няющей ступени склеены друг с другоми помещены в общий корпус прямоугольной формы из изолирующего материала 23.Недостаток известного дефлектора -ограниченность ега функциональных возможностей, поскольку жесткая установка переключателей поляризации и лучеразвадящих элементов в общем корпу.е из электроизолирующего материалапри ограниченной точности ориентирав 1,зки и изготовления кристаллическихэлементов не позволяет устанавливатьдруг за другом большого количестваотклоняющих ступеней из-за недостаточной точности отклонения и влиянияэлектрических палей ступеней другна друга, что ограничивает в конечном счете функциональные возмажнос -ти дефлектора,Цель изобретения - расширение функ- циональных возможностей дискретногоэлектрооптическога дефлектара.Для достижения указанной цели вдискретном злектроаптическом дефлекторе, содержащем установленные послецовательна друг за другам отклоняющиеступени состоящие из переключателя поляризации и кристаллического лучеразводящего элемента переключателиполяризации и лучеразводящие элементы помещены в отдельные цилиндрические корпуса, установленные соасно свозможностью взаимных поворотов вокругоси, причем корпуса переключателейполяризации изготовлены из металлов,а кристаллы лучеразвадящего элементаустановлены с возможностью взаимныхпер емеше ний .Расширение функциональных возмажкостей дефлектора достигается за счетобеспечения вазможности его юстировкис целью компенсации неточности ориентировки кристаллаграфических асейзаготовок и неточности изготовлениякристаллических элементов, а также за счет экранировки электрических полей соседних ступеней металлическими корпусами лучеразвадящега элемента .На фиг, 1 приведен дискретныйэлектрооптический дефлектар, общий у вид, разрез; на фиг. 2 - та же, вид са стороны входа светового луча.; на фиг. 3 - переключатель поляризации, общий вид, разрез; на фиг. 4 - общий лучеразвадящий элемент, общий вид,разрез; на фиг. 5 - оптическая схема каскада отклонения,Дефлектар содержит лучеразводящийэлемент 1, переключатель 2 поляризации, конечную шайбу 3, кронштейн 4,основание 5, планки б, цилиндрическийэксцентричный палец 7, стопорный вин;8, фиксирующий винт 9, корпус 10,электрический разьем 11, корпус 12переключателя поляризации, крышку13 переключателя поляризации, винты14, изоляционные прокладки 15, паз16, электрооптический кристалл 7,боковую подложку 18 с электродом,однаосный кристалл 19, винты 20,крышку 2 лучеразвадящега элемента 21,корпус 22 лучеразводящега элемента,среднюю подложку 23 с электродами.Каждый лучеразвадящий элемент 1содержит два однотипных однаасныхкристалла 19, изготовленных, например,из кальцита, в которых главные ап -тические плоскости параллельны боковым граням кристаллов, а сами кристаллы повернуты относительно друг друга на 90 (фиг, 5), Одноасные кристаллы 19 устанавливаются в гнездахкрышки 21 и корпуса 22 (имеющих ци -линдрическую форму) лучеразводящегоэлемента 1, Крышка и корпус выполнены из диэлектрического оптически проз -рачнога материала, например оргстекла, для визуализации проходящего све -тового потока и электрической изоляции соседних переключателей поляризации. Оба однаосных кристалла 19механически состыкованы рабочими поверхностями (на которые предваритель -на нанесен слой согласующей жидкости) " помощью винтов 20, установленныхв пазах крышки 21, концентричных относительно оси лучеразводящега элемента 1. Это предопределяет воэможность взаимной юстнровки аднаасныхкристаллов 19. По образующим крышки21 и корпуса 22 лучеразвадящего элемента 1 имеются цилиндрические впадины,Каждый переключатель 2 поляризациисодержит два однотипных электроанти -ческих кристалла 17 (например ДКДР 7,боковые подложки 18 и среднюю 23 снапыленными на них прозрачным электроправадящим покрытием и контактными полосками для подведения управляющего напряжения, При этом главные оптические оси Х и У совпадают с кристаллаграфическими осямн кристаллов, При -5 842 б 8 чем средняя подложка 23 с двусторонним напылением прозрачного электропроводящего покрытия является общей для обоих электрооптических кристаллов 17, Для увеличения электрооптической проч ности боковые подложки 18 и средняя 23 сдвинуты относительно друг друга и электрооптических кристаллов 17 (фиг, 2 и 5), Электрооптические кристаллы 17 и подложки 18 и 23 с изоля- О .ционными прокладками 15 установлены в гнездах корпуса 12 и крышки 13 (имеющих цилиндрическую форму) переключателя 2 поляризации. Причем крышка 13 и корпус 12 выполнены из металла, 5 например дуралюминия, для локального экранирования электрических полей и предотвращения их влияния на соседние переключатели поляризации, Электрооптические кристаллы 17 и подложки 20 18 и 23 с электродами (на рабочие поверхности которых предварительно нанесен слой согласующей жидкости) механически состыкованы с помощью винтов 14, По образующим корпуса 12 переключателя 2 поляризации имеются цилиндрические выступы, соответствующие впадинам по образующим крышки 21 и корпуса 22 лучеразводящего элемента 1 Электропровода, подводящие управляю- З 0 щее напряжение через электрические разъемы 11 приклеиваются специаль - ным электропроводящим клеем к контактным полоскам электродов подложек 8 и 23 переключателя 2 поляризации и выводятся в паз 1 б, например, от общего электрода средней подложки 23 и в аналогичный паз, расположенный диаметрально противоположно от, электродов боковых подложек 18. 40Цилиндрические эксцентричныеО -пальцы 7 расположены под углом 120 относительно друг друга и служат базовой опорой и фиксирующим элементом для лучеразводящих элементов 1 45 и переключателей 2 поляризации, Диаметрально противоположно цилиндричесим эксцентричным пальцам 7 расположены фиксирующие винты 9, служащие для фиксации каждого переключателя 50 2 поляризации и, следовательно, всего дефлектора после юстировки, Продольная фиксация переключателей 2 поляризации и лучеразводящих элементов 1 осуществляется с помощью конеч ной шайбы 3, установленной в кронштейне 4, который крепится к основанию 5, Основание 5 со всеми закреп 9ленными на нем элементами может бытьустановлено в корпусе 10 с прозрачными окнами, выполненными, например,из плавленного кварца и расположенными по оси дефлектора (фиг. 2).Корпус может быть заполнен согласующей жидкостью, например вакуумныммаслом ВИ, для оптического согласования элементов дефлектора и лучшего охлаждения.Устройство работает следунпим образом,Рассмотрим работу дефлектора напримере одного оптического каскада,приведенного на фиг. 5 и состоящегоиз переключателя поляризации и лучеразводящего элемента. При входе вдефлектор линейно поляризованногосходящегося светового луча и при поступлении на электроды подложек 8 и 23управляющего напряжения переключатель поляризации вращает плоскостьполяризации падающего светового пучка на 90 В данном случае горизонтальная поляризация падающего светового пучка превращается в вертикальную. Поскольку первым на пути промодулированного луча расположен одноосный кристалл 19, у которого главнаяоптическая плоскость расположена вертикально, то луч проходит через него,как необыкновенный, т.е, отклоняется.Так как в следующем одноосном кристалле 19 главная оптическая плоскость расположена горизонтально, то лучпроходит через него, как обыкновенный, т.е. не отклоняется. Картина бу-.дет обратная, если переключатепь поляризации не вращает плоскость поляризации падающего пучка. т.е. в этомслучае отклоняющим элементом будетвторой одноосный кристалл 19, Такимобразом, при приведенной взаимнойориентации оптических осей кристаллов дефлектор работоспособен и оптические длины хода луча одинаковы. Приэтом отклонение лучей происходит поразные стороны от оси распространениясвета в диагональной плоскости и квадратный растр выходных световых пятенповернут на 45 о по отношению к вертикали, Для получения на выходе дефлектора квадратного растра с нормальнымрасположением достаточно систему переключателей поляризации и лучеразводящих элементов повернуть на цилиндрических эксцентричных пальцах7 (фиг. 2) на угол 45 (при этомкостью,7 842 б вектор поляризации падающего светового пучка также повернут на 4,) вокруг своей оси.Оптические элементы с предваритель но нанесенным на их крнтактирующие поверхности слоем согласующей жидкости устанавливаются в гнезда соответствующих корпусов лучеразводящих элементов 1 и переключателей 2 поляризации. Затем с помощью винтов 14 и 10 20 осуществляется механический контакт рабочих поверхностей соответствуюа 1 их оптических элементов, Каждый лучеразводящий элемент 1 устанавливается на цилиндрические эксцентричные 15 пальцы 7 и на него подается свето-; вой пучок линейной поляризации с малым углом сходимости. По характеру изображения, высвечиваемого на экране, можно судить о взаимном положении 20 главных плоскостей стыкуемых одноосных кристаллов 19. Вращением крышки 21 и корпуса 22 с находящимися:в них одноосными кристаллами 19 относительно друг друга можно получить необхо димую взаимную ориентацию оптических осей стыкуемых кристаллов с высокой точностью, Затем в пазы корпуса луче разводящего элемента 1 вставляется корпус переключателя 2 поляризации зо (модуляционные характеристики которого предварительно проверены) и вращением его вокруг оси всей системы (на цилиндрических эксцентричных пальцах 7 добиваются согласования оптических осей всего каскада с поляризацией падающего светового потока. Посл этого вращением цилиндрических эксцентричных пальцев 7 первый переклю 89 8чатель 2 поляризации закрепляется в конечной шайбе 3 и служит базовым элементом для последовательного нанизывания других элементов, Остальны каскады дефлектора юстируются аналогично, После сборки и юстировки всей системы межмодульное пространство может быть заполнено согласующей жидФормула изобретения Дискретный электрооптический дефлектор, содержащий установленные последовательно друг за другом отклоняющие ступени, состоящие из переключателя поляризации и кристаллического лучеразводящего элемента, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения Функциональных возможностей, переключатели поляризации и лучеразводящие элементы помещены в отдельные цилиндрические корпуса, установленные соосно с возможностью взаимных поворотов вокруг оси, причем корпуса переключателей поляризации изготовлены из металла, а кристаллы лучеразводящих элементов уста - новлены с возможностью цзаимных перемещений. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1 Патент США 9 3801184,кл. Ц 02 Р 1/28, опублик. 1974. 2. И. Кц 1 с 1 се е 1 а 1. 01 п 1 а 1.1 о 6 С ОеГ 1 ессогз. 1 НЕ Ргас.ог 1 йе, .54,9,10, р. 1427,ИИПИ Заказ 5093/55 Тираж 539 Подписное филиал фиг Патент",842689 жгород, ул.Проектна