Устройство для переключения луча света

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

3l6l46

Союа Советских

Социалистических

Республик

/й 5 „

Зависимое от авт. свидетельства ¹

МПК Н Ц1э Я/10

G Off 1,Ъ,б

Заявлено О?А!11.1967 (№ l l?6739/26-25) с присоединением заявки ¹

Приоритет

Комитет по делам иаобретений и открытий при Совете Министров, СССР

Опубликовано 01.Х.1971. Бюллетень № 29

Дата опубликования описания 2.XII.1971

УДЕ, 621,375.8:535.241..13 (088.8) Авторы изобретения

Д. И. Аркадьев, В. А. Шамбуров и Б. М. Милинкис

Всесоюзный заочный электротехнический институт связи

Заявитель

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ЛУЧА СВЕТА

Изобретение относится к ус1ройствам для электрического управления световым пучком лазера, а более гочно, к устройствам для электрического переключения луча из любой одной оптической ветви устройства в любую другую его оптическую ветвь. Такие электрооптические переключатели часто называют устройствами для дискретного сканирования или дискретной развертки светового луча, в отличие от устройств для непрерывного сканирования луча.

При непрерывном сканировании луч света непрерывно изменяет свое направление в пространстве, а при переключении интенсивность пучка лучей по очередному направлению (по очередной оптической ветви) уменьшается от максимального значения до нулевого, и в то же время в последующем .направлении (по следующей оптической ветви) — увеличивается от нулевого до максимального значения.

Известны электрооптические переключатели (ЭП) («бинарные ячейки») трех типов, состоящие из электрооптического кристалла с электродами и двупреломляющего элемента. Назначение электрооптического кристалла состоит в том, что при подаче на его электроды напряжения Uji2, индуцирующего в нем полуволновую разность хода лучей, направление колебаний прошедшего через кристалл линейно поляризованного луча изменяется на взаимно перпендикулярное, т. е.электрооптический кристалл служит переключа5 телем направления плоскости поляризации света на взаимно перпендикулярное. Двупреломляющий элемент ЭП разделяет падающий на него естественный свет на две взаимно перпендикулярные поляризованные оп10 тические ветви, которые или смещены параlл"льно, или расходятся под углом. 1-1азначение двупреломляющего элемента ЭП состоит в том, чтобы направлять выходящий из элсктрооптического кристалла луч одной поляриI5 зации по одной из этик ветвей, а луч с персключенной на взаимно перпендикулярное направление плоскостью поляризац :и цо другой оптической ве гви.

20 В первом из известных ЭП B качестве двупреломляющего элемента применена плоскопараллельная пла тинка пз кальцита, нормаль к которой составляет угол около 45 с оптической осью. Луч падает по нормали и

25 пластине. Параллельно смещенные обыкновенные и необыкновенный лучи на выходе из пластины представляют две оптические ветви переключения луча.

Во втором из известных ЭП вместо двупре39 ломляющей пластины применена призма

316146

Волластона, отклоняющая оптические ветви переключения в разные стороны по отношению к направлению падающего луча, Третий из известных ЭП представляет собой стеклянную кювету с прозрачной жидкостью, в которую погружены тонкая пластинка из кальцита и зеркало, расположен»oie параллельно друг другу. Оптическая ось кальцита параллельна плоскости пластинки и перпендикулярна плоскости падения луча на пластинку под углом 8, который выбран таким, что обыкновенный луч проходит через стенку кюветы, жидкость, пластинку из кальцита и выходит из кюветы, не изменяя ни своего 1 аправлепия, ни поляризации, а необыкновенный луч исп ггыиает при падении

l:а ii,iÿc èíþ полное Вн1 трсппее Отражение и, отражаясь дополнительно от параллельноi о зеркала, выходит из кюветы в том же уаправленяli но смещенным огпосигельпо обыкновенного луча, Помимо трех указанных одпокаскадных известны мпогокаскадные ЭП, состоящие из нескольких Одноеаскадных Одного, дв х или всех трех видов. Такие многокаскадные ЗП

;1озволяют переключать луч во множество ветвей перекл1очения при одномерном (10 ) или двумерном (10 ") дискретном сканировании светового сигнала (пятна) на экране.

Недостаток многокаскадного ЭП с кальциloвыми пластинками сосгоит в том, что размеры .пластинок по "îëùèíå разные и огносятся как 1:2:2":2 ....2 . т. е. последняя пластина в 2" раз толще первой, где Л вЂ” число каскадов. Например, если первая пластинка

1 меет толщину 1 л.я, то последняя в десятикаскадном ЗП по толщине должна быть 00лее 1 я (2"=1024 я.я). Практически изготовить такую пластину пе представляется возможным.

Подобным недостатком обладает и многокаскадный ЭП с призмами Волластона; кро»е того, из-за асимметрии оптических ветвей пем возникают оптические иска>кения, 01 раничивающие число каскадов. Преимущество ЗП с кюветой, заполненной жидкостью, и пластинкой кальцита состоит в том, что такой ЭП позволяет получать любое:lо величин Ообходимое смещение параллельных оптических ветвей переключения, а недостаток его закл1очается в относительной сложности конструкции.

Цель изобретения — устранение указанных н достатков известных ЭП и обеспечение возможности дискретного сканирования, а. также создание ЗП, в которых пе только все электрооптические, llo u все двупрсломляюц;ие элемеHTbl были оы идентичными, малогабарит11ыми и с малыми свсговымп потерями яа френелевскос ограженис, причем, llобы из этих одинаковых элементов можно было составлять самые разнообразные как пo сгруктуре, так и по назначению одпомер11ые, двумерные и трехмерные ЭП.

Цель достигается тем, что в предложенном

ЭП, содержащем простую или сложную цепь бипар ых ячеек — каскадов переключения, в качсстве двупреломляющего элемента применены две одинаковые трехгранные кристаллические призмы, приклеенные с противоположных сторон на электрооптический кристалл и ориентированные таким образом, что через одну внешя:ою грань призмы проходит, преломляясь, одна из взаимно перпендикуляр о поляризованных оптических ветвей, а другая, испытывая полное внутреннее отражение на указанной внешней грани, проходит, преломляясь, через вторую внешнюю

1рань, причем по крайней мере одна из оптически.; ветвей, выходящих из очередной ячейки, входит в последующую ячейку ЭП.

На фиг, 1 показана схема одномерного ЭП, :la фпг. 2 — двумерного ЭП.

В простейшем одномерном ЗП только одна из выходящих ветвей входит в последующую ячейку и является общей. Зта ветвь проходит

llo прямой через все ячейки цепи при отсутсгвии напряжения на электродах 1 электрооптических кристаллов 2. При подаче полуволнового напряжения на электроды какоголибо из кристаллов 2 направление колебаний прошедшего через него света оказывается повернутым на 90, далее свет, полностью отразившиci. от наклонной грани призмы 8, выходит через другую грань призмы в поперечном направлении.

Такой одномерный ЭП позволяет переклю1ать параллельный пучок лучей одного на:1равления в одномерный ряд смещенных пар аллельных ветвей другого направления.

Установкой в каждую из параллельных ветвей точно такого же одномерного ЭП (фиг. 2) получают двумерный ЭП, позволяющий переключать пучок параллельных лучей одного направления в двумерный ряд смещенных параллельных ветвей, которые при их проекции яа экран дают двумерную матрицу возможных положений переключаемого светового сигнала. По аналогии с двумерным мои(но построить и трехмерный ЗП.

В качестве трехгранных призм 3 и 4, приI(. l c p II II hi (I(кристаллу 2 T H n B К Д П Z - с р е з а с

:;.ëåI(Tpoäàliè 1, используют поляризационные призмы Еоттона, изготовленные из кальцита.

Между этими призмами у соседних бинарных ячеек имеется воздушный зазор. Ориентировка оптической оси кальцита в призмах на фиг. 1 показана двойной стрелкой. Общей оптической ветвью является необыкновенный луч, а в смещенные параллельные ветви выходи г обыкновенный луч.

Изобретение предусматривает возможность использования других кристаллов соответствующей I еометрии, ориентировки и системы .-лсктродов, расс»итанные согласно требованиям предмета изобретения.

Предложенный ЭП и его модификации могут найти применение в вычислительной технике: в узлах памяти, ввода, считывания И

Предмет изобретения оиг 2

Составитель И. Б. Старосельская

Техреду Л. В. Куклина Корректор Л. В. Орлова редактор И. Орлова

Заказ 3401118 Изп. № 139б Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открь1тий при Совете Министров СССР

Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4., 5

Типография, пр. Сапунова, 2 записи информации, — а также при создании большого телевизионного экрана с использованием дискретного сканирования луча лазера и для других аналогичных целей.

1. Устройство для переключения луча света, содержащее последовательно расположенные электрооптические кристаллы, помещенIHbIQ B электрическое поле, и двупреломляющие элементы, отлича1ощееся тем, что, с целью обеспечения возможности дискретного сканирования, электрооптические и двупреломляющие элементы расположены, по крайпei мере, по двум направлениям в одной плоскости, причем взаимное направление ветвей определено углом между обыкновенным и не5 обыкновенным лучами.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждый из электрооптических кристаллов установлен между двумя призмами из двупреломляющего материала, причем вход1О ная грань одной призмы параллельна преломляющей для обыкновенного луча грани другой, г выходная грань призмы установлена перпендикулярно выходящему обыкновенному лучу.