Оптический вентиль

 

Сущность: пропускают оптическое излучение через магнитооптический ротатор и осуществляют движение сфокусированного пятна обратного луча по замкнутой траектории по диафрагме, что позволяет увеличить площадь, на которой осуществляется преобразование энергии обратного луча в тепловую энергию, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st>s G 02 F 3/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4857692/25 . (22) 28.04,90 (46) 30.03.93. Бюл. N 12 (72) B.Ã. Янов и И.Н. Легомина (56) Birh К.P. А compact optical isolator,—

Optics Communications, 1982, ч. 43, N 2, р.

79-84.

Авторское свидетельство СССР

N 1345866, кл, G 02 F 3/00, 1987, Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано как элемент оптической развязки и оптической схемотехники.

Цель изобретения — повышение надежности оптического вентиля за счет увеличения лучевой стойкости.

Поставленная цель достигается заменой в оптическом вентиле акустооптического дефлектора на два последовательно расположенных сканирующих устройства, плоскости сканирования которых перпендикулярны друг другу и введением дополнительно фазовращателя, причем выход электронного ключа соединен с входом возбудителя первого сканирующего устройства и входом фазовращателя, а выход фазовращателя соединен со входом возбудителя второго сканирующего устройства. Такое построение оптического вентиля позволяет при мощчости обратного луча, превышающего некоторое наперед заданное значение осуществить круговое или эллиптическое вращение сфокусированного пятна обратного луча по диафрагме и тем самым увели„„. Ж„„1805442 А1 (54) ОПТИЧЕСКИЙ ВЕНТИЛЬ (57) Сущность: пропускают оптическое излучение через магнитооптический ротатор и осуществляют движение сфокусированного пятна обратного луча по замкнутой траектории по диафрагме, что позволяет увеличить площадь, на которой осуществляется преобразование энергии обратного луча в тепловую энергию, 1 ил, чить площадь, на которой осуществляется преобразование энергии обратного луча в тепловую энергию, что повышает надежность оптического вентиля за счет увеличения его лучевой стойкости.

На чертеже приведена функциональная схема оптического вентиля, который содержит последовательно расположенные дихроичный поляризатор 1, первую собирающую линзу 2, диафрагму 3, вторую собирающую линзу 4, первое сканирующее устройство 5, второе сканирующее устройство 6, светоделительное зеркало 7, магнитооптический ротатор 8, помещенный в магнитное поле магнитной системы 9 и дихроичный анализатор 10, Плоскость сканирования первого сканирующего устройства 5 перпендикулярна плоскости поляризации второго сканирующего устройства 6. Система управления содержит фазовращатель 11, фотоприемник 12, электронный компаратор

13, источник напряжения 14, электронный ключ 15 и генератор 16. Фотоприемник 12 находится на пути отраженного от светоделительного зеркала 7 обратного луча, Выход

1805442 фотоприемника 12 соединен с первым вхо- выходафотоприемника12большесигналас дом электронного компаратора 13, выход выхода источника напряжения 14, (второй источника напряжения 14 соединен с вто- режим работы),то электронный компаратор рым входом электронного компаратора 13, 13 подает на первый вход электронного выход электронного компаратора 13 соеди- 5 ключа 15 сигнал, достаточный для открыванен с первым входом электронного ключа ния электронного ключа 15. В результате

15, выход генератора 16 соединен с вторым этого сигнал с выхода генератора 16 попавходом электронного ключа 15, выход алек- дает на вход возбудителя первого сканирутронного ключа 15 соединен с входом воз- ющего устройства 5 и на вход будителя первогосканирующегоустройства "0 фазовращателя 11, который осуществляет

5 и входом фазовращателя 11, выход фазов- сдвиг фазы проходящего через него сигнала ращателя 11 соединен с входом возбудите- íà a/2. Сигнал с выхода фазовращателя 11 ля второго сканирующего устройства 6. подается на вход возбудителя второго скаОптический вентиль работает следую- нирующего устройства 6. Обратный луч пощим о разом. "5 сле светоделительного зеркала 7 проходит

Прямой луч после прохождения через через второе сканирующее устройство, кодихроичный поляризатор 1, первую собира- торое осуществляет периодическое изменею ую линзу 2, диафрагму 3, вторую собира- ние направления распространения щ ющую линзу 4, первое сканирующее обратного луча по гармоническому зако ус н устройств стройство 5, второе сканирующее устрой- 20 частотой, равной частоте сигнала на выходе ство 6 и светоделительное зеркало 7 попа- генератора 16. После прохождения через дает в магнитооптический ротатор 8, где его первое сканирующее устройство 5 обратплоскость поляризации вследствие магни- ный луч осуществляет периодическое изметооптического эффекта Фарадея поворачи- нение направления распространения по вается на 45 относительно исходной 25 гармоническому закону в плоскости, перплоскости поляризации, Дихроичный ана- пендикулярной плоскости сканирования лизатор 10 настроен на пропускание излу- второго сканирующего устройства 6, причения с плоскостью поляризации, чемфазы колебаний направления распростсовпадающей с плоскостью поляризации ранения обратного луча в этих плоскостях прямого луча, прошедшего через магнито- 30 отличаются на л /2. (Этот фазовый сдви оптический ротатор 8, поэтому прямой луч создает фазовращатель 11), проходит через дихроичный анализатор 10 Совокупность двух пространственных без ослабления. Обратный луч, пройдя че- колебательных движений в двух взаимно рез дихроичный анализатор и магнитоопти- перпендикулярных плоскостях с фазовым ческий .ротатор 8, имеет плоскость 35 сдвигом между собой, равным к/2, предполяризации, повернутую на 90 относи- ставляет собой движение обратного луча в тельно плоскости поляризации прошедшего пространстве по эллипсу, если амплитуды через дихроичный поляризатор 1 прямого отклонения обратного луча в первом и втолуча. Светоделительное зеркало 7 часть об- ром сканирующих устройствах 5 и 6 не равратного луча направляет на фотоприемник 40 нымеждусобой.(Еслиэтиамплитуды равны

12. Электронныйкомпаратор13сравнивает между собой, то обратный луч будет дви-. сигналы с выхода фотоприемника 12 и ис- гаться в пространстве по круговой траектоточника напряжения 14, Если сигнал с выхо- рии). Период движения обратного луча по да фотоприемника 12 меньше сигнала с эллипсу(или кругу)будетравенпериодусигвыхода источника напряжения 14 (первый 15 нала на выходе генератора 16. После прорежим работы), то сигнал, подаваемый с вы- хождения через вторую собирающую линзу хода электронного компаратора 13 на пер- 4сфокусированноепятнообратноголучабувый вход электронного ключа 15, равен детдвигаться подиафрагме3 поэллиптиченулю, вследствие чего электронный ключ 15 ской (в указанном выше частном случае — по не пропускает сигнал с выхода генератора 50 круговой)траектории. Параметры первого и

16 на выходы возбудителей первого скани- второго сканирующих устройств 5 и 6 подор ющего устройства 5 и второго сканирую- браны таким образом, чтобы сфокусированщего устройства 6, Обратный луч после ное пятно при движении по эллиптическо и светоделительного зеркала 7 проходит че- (или круговой) траектории не попадало в рез первое и второе сканирующие устройст- 55 центральное отверстие диафрагмы 3, Учава 5 и 6 без изменения направления сток диафрагмы 3, на котором осуществляраспространения, далее он проходит через ется преобразование энергии обратного вторую собирающую линзу 4, диафрагму 3, луча в тепловую энергию, будет двигаться первую собирающую линзу 2 и гасится дих- по диафрагме 3 по эллиптической (или круроичннм поляризатором 1. Если сигнал с

1805442

30

50 говой) траектории. Чем больше амплитуды отклонения обратного луча в сканирующих устройствах 5 и 6, тем больше площадь участка диафрагмы, на котором происходит преобразование энергии обратного луча в тепловую энергию, тем выше лучевая стойкость оптического вентиля. Таким образом, если мощность обратного луча превышает некоторое наперед заданное значение, определяемое величиной сигнала на выходе источника напряжения 14, то обратный луч гасится не на дихроичном поляризаторе 1, а на диафрагме 3, которая обладает значительно более высокой лучевой стойкостью, чемдихроичный поляризатор1. Если все-таки какая-то часть обратного луча пройдет через отверстие в диафрагме 3, то она погасится на дихроичном поляризаторе 1, Следовательно, дихроичный поляризатор 1 оказывается защищенным от воздействия на него обратного луча высокой мощности.

Порог срабатывания системы управления определяется величиной сигнала на выходе источника напряжения 14.

Таким образом, предлагаемый оптический вентиль имеет два режима работы в зависимости от мощности обратного луча (помехи), При малой мощности обратного луча (меньше порогового значения) оптический вентиль работает в первом режиме и выполняет при этом две функции; пропускает луч от источника оптического излучения в прямом направлении по оптической оси и защищает источник оптического излучения от воздействия на него обратного луча. При высокой мощности обратного луча (больше порогового значения) оптический вентиль работает во втором режиме и выполняет при этом только функцию защиты источника оптического излучения от воздействия на него обратного луча (т,е. в этом режиме прямой луч проходит последовательно через работающие первое и второе сканирующие устройства 5 и 6, то прямой луч отклоняется от оптической оси и при этом его центр движется в пространстве по круговой (или эллиптической) траектории).

Конструктивная реализация описанного оптического вентиля не вызывает затруднений, т,к. все его элементы являются стандартными и широко применяются в оптике и электронике. Вместо двух последовательно расположенных сканирующих устройств может быть использовано моноблочное двухкоординатное сканирующее устройство. Вместо совокупности фазовращателя и двух сканирующих устройств может быть применено круговое сканирующее устройство.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого оптического вентиля по сравнению с прототипом заключается в повышении надежности за счет увеличения лучевой стойкости вследствие того, что обратный луч высокой мощности гасится на участке диафрагмы 3, площадь которого значительно больше, чем у прототипа.

Формула изобретения

Оптический вентиль, содержащий магнитную систему и расположенные последовательно на оптической оси дихроичный поляризатор, первую собирающую линзу, диафрагму, вторую собирающую линзу, светоделительный элемент, магнитооптический элемент, помещенный в поле магнитной системы, и дихраичный анализатор, а также блок управления, включающий в себя фотоприемник, электронный компаратор, источник напряжения, электронный ключ и генератор, при этом вход фотоприемника связан с одним из выходов светоделительного элемента, выход фотоприемника соединен с первым входом электронного компаратора, выход источника напряжения соединен с вторым входом электронного компаратора, выход которого соединен с первым входом электронного ключа, второй вход которого соединен с выходом генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности за счет увеличения лучевой стойкости, в него дополнительно введены фазовращатель, и первый и второй сканирующие элементы с взаимно ортогональными плоскостями сканирования, сканирующие элементы расположены последовательно между второй собирающей линзой и светоделительным элементом, причем выход электронного ключа соединен с входом фазовращателя и управляющим входом первого сканирующего элемента, а выход фазовращателя с управляющим входом второго сканирующего элемента, 1805442

35

45

Составитель В,Янов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Милюкова

Редактор

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

Заказ 942 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5