Перестраиваемый оптический фильтр

 

Изобретение относится к поляризационным фильтрам с элементами нелинейной оптики и может быть использовано в перестраиваемых лазерах, модуляторах, затворах, логических оптических элементах и т.д. Фильтр состоит из последовательно расположенных вдоль его оптической оси поляризатора 1, оптического элемента 2, выполненного из нелинейного двулучепреломляющего гиротропного кристалла с анизотропией нелинейной кубической восприимчивости, обладающего изотропной точкой, которая характеризуется отсутствием двупреломления, и анализатора 3 с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации поляризатора 1. При этом оптическая ось кристалла, из которого выполнен элемент 2, лежит в плоскости поляризации поляризатора 1 или анализатора 3, толщина L кристалла выбрана из условия L = φ/2ρ<SB POS="POST">0</SB>, где ρ<SB POS="POST">0</SB> - удельная гидротропия кристалла в изотропной точке, а оптическая толщина кристалла L<SB POS="POST">0</SB> = (2φ/N<SB POS="POST">0</SB>)<SP POS="POST">2</SP>(*98X<SP POS="POST">3</SP>-*98X<SP POS="POST">3</SP>)I<SP POS="POST">.</SP>L) переменна до величины φδλβ/φρ<SB POS="POST">0</SB>, где *98X<SP POS="POST">3</SP>≠*98X<SP POS="POST">3</SP>

N<SB POS="POST">0</SB> и β - соответственно диагональные компоненты тензора нелинейной кубической восприимчивости, показатель преломления и величина дисперсии двупреломления кристалла в изотропной точке

I - величина перестраивающей фильтр интенсивности излучения

δλ - заданная область спектральной перестройки. Перестройка фильтра осуществляется путем смещения изотропной точки при изменении входной интенсивности. Благодаря указанной конструкции фильтра увеличивается его быстродействие, угол поля зрения и спектральная область перестройки. 3 ил.

СОКИ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК (5g)5 С 02 В 5/30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕККЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОткРытиям пРи пакт сссР (21) 4692560/10 (22) 16.05.89 (46) 07.07.91. Вюл. Р 25 (71) Иосковский государственный университет им. И.В.Ломоносова (72) Н.Л. Александровский, 1Э.Г.Гринь, С.A.ÃÐÓöo,,Í.È.Æåëóäåâ, Л.А. Иаковецкая, С.В. Попов, V).Ï. Свирко, А,С. Семенихин и В.В.Тарасенко (53) 535 .824 .4(088 .8) (56) Оптика и спектроскопия, 1983, т. 55, Ф 7, с. 748-752.

Appl.Phys.Zett, 1988, 53(10), р. 837-839. (54) lIEPECTPAHBAFMbN ОПТИЧЕСИП1

ФИЛЬТР (57) Изобретение относится к поляризационным фильтрам с элементами нелинейной оптики и может быть использо-вано в перестраиваемых лазерах, модуляторах, затворах, логических оптических элементах и т.д. Фильтр состоит из последовательно расположенных вдоль его оптической оси поляризатора 1, рптического элемента 2, выполненного из нелинейного двулучепрелом-. ляющего гиротропного кристалла с анизотропией нелинейной кубической восприимчивости, обладающего изотроп„SU„„1661706 А 1

2 ной точкой, которая характеризуется отсутствием двупреломления, и анализатора 3 с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации поляризатора 1. При этом оптическая ось кристалла, иэ которого выполнен элемент 2, лежит в плоскости поляризации поляризатора 1 или анализатора

3, толщина L кристалла выбрана из условия L = 7/2Р» где P — удельная гидротропия кристалла в изотропной точке, а оптическая толщина кристалла L = (2п/n )2 (Хин-X»»)l ° Ь пей) з ремейна до величины и 63P/4P, где ф >, 1 и (3 — соответственно диагональные компоненты тензора нелинейной кубической восприимчивости, показатель преломпения и величина дисперсии днупреломпения кристалла в изотропной точке; I - величина перестраивающей фильтр интенсивности излучения;63 — заданная область спектральной перестройки . Перестройка фильтра осуществляется путем смещения изотропной точки при изменении входной интенсивности.

Благодаря указанной конструкции фильтра увеличивается его быстродействие, угол поля зрения и спектральная область перестройки. 3 ил.

1661706

При распространении через кристалл

2 световой волны с большой интенсивностью Х нелинейные изменения показателей преломления п (и P = n08 + ое по е

25 h бе

+ и I) приводят к сдвигу изотропной точки (фиг. 2), а следовательно, и к сдвигу контура пропускания. Направление перестройки положения полосы пропускания (вправо или влево от ф ) будет зависеть от знака наведено и л ного двупреломления Д и . Если Д п =

= Re($ < -/ (, . ) ) О. контур будет щ(зъэз . двигаться в сторону больших длин л волн, при Д и (П вЂ” в обратном направ35 ленни. Направление перемещения пика не зависит от .того, каким образом кристалл 2 расположен между скрещенными поляризаторами 1 и 3 и входит ли свет поляризованным вдоль оси О или вдоль оси а. Волновая расстройка .за счет кубической нелинейности будет

h, h Л Ао равна ДК = 211ДпiТ/ф, где Qп = n

Сдвиг контура пропускайия от длины волны следует из (1) и (2), При учете что Х = 1/2 прн 11 К = 1,61)е

К SI) е е)Ь, «1) (З) Управление положением контура

5Q аропускания фильтра осуществляется посредством изменения оптической нелинейной толщины фильтра P n>IL на величину oÐ3ф /4() л Пример. Известны гиротропные

55 . кристаллы с ионизацией нелинейной ку,бической восприимчивости и обладающие изотропной точкой CuAISe<(A = 532 m), AgCaS< (ф = 497 нм) и другие кристаллы структуры халькопирита, В случае

Изобретение относится к поляризационным фильтрам с элементами нелинейной оптики и может быть использовано в перестраиваемых лазерах, моДуляторах, затворах, логических оптических элементах и т.д.

Целью изобретения является увеличение быстродействия, угла. поля зрения и спектральной области перестройки фильтра.

На фиг. 1 представлена конструкция ( фильтра; на фиг. 2 - графики, поясняющие принцип его работы; на фиг.3иллюстрация зависимости положения контура пропускания фильтра от ин15 тенсивности света на его входе.

Фильтр состоит из последовательно расположенных вдоль его оптической оси поляризатора 1, оптического элемента 2, выполненного из нелинейного двулучепреломляющего гиротропного кристалла с анизотропией нелинейной кубической восприимчивости, обладающего изотропной точкой, которая характеризуется отсутствием двупреломпенин, и анализатора 3 с плоскоСтью поляризации, ортогональной плоскости поляризации поляризатора 1. При этом оптическая ось кристалла, из которого выполнен элемент

2, лежит в плоскости поляризации поляризатора 1 или анализатора 3, толщина L кристалла выбрана из условия.

L = 7/2Р, где ) — удельная гиротропия кристалла в изотропной точке, а оптическая толщина кристалла L

{21) /na) (+ Узззз ) Т 1 перел ъ) (3 о менку до величины и 3 AP/4P<, гдето,, фЯ, р и H -соответственно дй агональные компоненты тензора нелинейной кубической восприимчивости, показатель. преломления и величина дисперсии двупреломления кристалла в изотропной точке; I — величина перестраивающей фильтр интенсивности излучения;оф — заданная область спектральной перестройки.

Механизм фильтрации света заключается в следующем. Свет с длиной волны фо, соответствующей изотропной точке, на которой пересекаются дисперсионные кривые необыкновенного n< и обыкновенного и показателей преломаения (фиг. 2), войдя в кристал

2 о-компонентой, на выходе из него изменит состояние поляризации на ортогональное благодаря естественной гиротропии и беспрепятственно пройдет через анализатор 3, Для света с длинами волн Я отрицательно скажется на пропусканни ненулевое двупреломление, приводящее к эллиптичности света на выходе из кристалла 2.

В результате пропускание света после анализатора 3 уменьшится. Контур пропускания фильтра описывается выражени ем

1/2

N SIN (KL El+/11КЬ/2КЬ) )) /(1е

+ (ДКт,/2Кт.) ) где ДК = 2 < (п — и )/ф — волновая расстройка; К = - константа связи.

Полуширина пропускания определяется величиной дисперсии двупреломления

P = d/d9(dn) в окрестности изотропной точки

Д = I.69,,/ii). (2) 1661706 с кристаллом CuA1Se в качестве ис2. точника излучения используют пикосекундный (Ф = 40 пс) лазер на гранате с преобразованием во вторую гармонику. Кристалл имеет толщину 0,82 мм

5 (.= 110 град/мм). При мощности входнЬго излучения 130 ИВт/см и нелинейности кристалла Re($ ), -ф. 33

= 9 = 9 ° 10 СГСЭ контур пропускания

-и

10 сдвигается в сторону коротких длин волн. Величина сдвига составляет 4а.

Дпя кристалла величина дисперсии двупреломления и показателя преломления

B окрестности H3oTpoIIHoA ToBKH cooTветственно P = 2. 1(Г K и. n = 2,7. л

Зависимость сдвига контура пропускания от мощности излучения на выходе фильтра представлена на фиг. 3. Нирокий угол поля зрения фильтра обеспечи" 20 вается изотропностью кристалла на ра-бочей длине волныф . Высокое быстродействие фильтра следует из того, что йри высоких"нелинейностях у кристаллов для них можно использовать толщины в 25 несколько миллиметров, что позволяет работать с импульсами пикосекундной длительности

Формула и з а б р е т е н и я

30 ерестраиваемый оптический фильтр, состоящий из последовательно расположенньв вдоль его оптической оси поляризатора, оптическо го элемента, выполненного из нелинейного двулучепреломляющего материала и акалиэатора с плоскостью поляризации, ортогональной плоскости поляризации поляризатора, причем оптическая ось материала, иэ которого выполнен оптический элемент, лежит в плоскости поляризации поляризатора или анализатора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения быстродействия, угла поля зрения и спектральной области перестройки, оптический элемент выполнен из гиротропного кристалла с анизотропией нелинейной кубической восприимчивости, обладающего иэотропной точкой, которая характеризуется отсутствием двупреломлекия, причем толщина I. кристалла выбрана иэ условия L = I(/2p где p — удельная гил а> о ротропия кристалла в изотропной точке, а оптическая толщина кристалла

I. = (2И/no) (gggg fE 3333) IL nepeи и р-соответственно дни) агональные компоненты тензора нелинейной кубической восприимчивости, показатель преломления и величина диспер" сии двупреломпения кристалла в изотропной точке; I — величина перестраивающей фильтр интенсивности излучения; ; - заданная область спектральной перестройки.

1661706

fQ f38 ХУ

Клина Яжык (Риг.З

Составитель В,Кравченко

Редактор С. Пекарь Техред Корректор С. Шекмар

Заказ 2122 Тираж 341 .. Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101