Рабочая среда для нелинейно-оптических устройств

 

Использование: нелинейная оптика. Сущность изобретения: применение монокристалла соединения CuAlSe_2+x, где x = -0,03 - 0,01, в качестве рабочей среды для нелинейно-оптических устройств, управляющих светом с помощью света в области длин волн 527 - 534 нм.

Изобретение относится к нелинейной оптике и может быть использовано для создания оптических устройств, управляющих светом с помощью света в системах оптической связи, цифровых оптических компьютерах. В нелинейной оптике в качестве рабочей среды, позволяющей управлять светом с помощью света, известны газы и жидкости (CS₂, нитробензол и др.). Недостатком таких сред является малая величина нелинейной восприимчивости, в результате чего для накопления нелинейного эффекта требуется большая длина среды, что сильно увеличивает размеры системы и время релаксации среды, т.е. время переключения устройства (несколько наносекунд). Известны полупроводники CdS, GaAS и др. у которых наблюдается большая величины нелинейных эффектов. Недостатком таких сред является низкая рабочая температура (5 120 К), непрозрачность в видимой области спектра, они громоздки и сложны в работе. Целью настоящего изобретения является посредством применения новой рабочей среды в нелинейно-оптических устройствах, управляющих светом с помощью света, расширение рабочего диапазона длин волн, управление светом на длине волны излучения неодимового лазера (532 нм, вторая гармоника), повышение рабочих температур до комнатных с длительностью переключения в пикосекундном диапазоне. Поставленная цель достигается применением монокристалла соединения CuAlSe_2+x где x 0,03 0,01, в качестве рабочей среды для нелинейно-оптических устройств, управляющих светом с помощью света в области длин волн 527 534 нм. Сущность изобретения в следующем. Двулучепреломляющие оптически активные кристаллы соединены CuAlSe₂ имеют изотропную точку (ИТ) в области длины волны λ_o 532 нм, в которой показатели преломления обыкновенного и необыкновенного лучей равны. Ввиду существования у соединения CuAlSe₂ области гомогенности в зависимости от содержания селена от 1,97 до 2,01 ат.долей, что соответствует составу CuAlSe_2+x, где x 0,03 0,01, положение ИТ изменяется в пределах 527 534 нм, чем определяется рабочая длина волны. Используется новое свойство кристаллов CuAlSe₂ - перестройка положения ИТ под действием мощной световой волны неодимового лазера (в области комнатных температур с пикосекундным временем переключения). В основе механизма перестройки положения ИТ кристаллов CuAlSe₂ под действием лазерного излучения лежит эффект нелинейной добавки к собственным показателям преломления. Пример конкретной реализации. Устройство, реализующее управление светом с помощью света с применением монокристалла соединения CuAlSe_2+x (x 0,03 0,01), включает в свой состав два скрещенных поляризатора и помещенную между ними ориентированную пластинку из монокристалла CuAlSe_2+x толщиной 820 мкм. Свет с длиной волны λ_o проходя через кристалл, благодаря естественной гиротропии изменяет состояние поляризации на ортогональное. Свет с длиной волны λ ≠ λ_o приобретает фазовую за счет ненулевого двупреломления, т.к. Δn ≠ 0 при λ ≠ λ_o. Имеет место пропускания в узкой спектральной области. Управление пропусканием устройства осуществляется накачкой излучением ИАГ: Nd³⁺ лазера (λ 532нм). При этом фактически осуществляется нелинейный эффект перестройки положения ИТ. Диаметр сигнального пучка составляет 200 мкм, период срабатывания устройства составляет 210 пс. Данное изобретение дает возможность реализовать простую в техническом исполнении и эксплуатации оптическую систему, управляющую светом с помощью света, работающую в видимом диапазоне длин волн с пикосекундным временем переключения при комнатных температурах. Узкий диапазон химического состава кристалла CuAlSe_2+x (x=0,03-0,01) обеспечивает спектральное положение ИТ в области длин волн 527 - 534 нм.

Формула изобретения

Применение монокристалла соединения CuAlSe_2+x, где x 0,03 0,01, в качестве рабочей среды для нелинейно-оптических устройств, управляющих светом с помощью света в области длин волн 527 534 нм.