Патент ссср 411419

 

О П И O А Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

4lI4I9

Союз Советских

Социалистицеских

Реслублик

К -АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 30М.1972 (№ 1803267/26-25) М. Кл. G 02f 1/26 с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 15.1,1974. Бюллетень ¹ 2

Дата опубликования описания 29Х.1974

Государственный комите

Совета Мииистров СССР по делам изооретеиий и открытий

УДК 535.241(088.8) Авторы изобретения

О. Г. Влох, В. И. Володькин, И. М. Климов, М. И. Лобский, В. М. Овчинников и Ю. А. Пирогов

Заявитель

ЭЛ ЕКТРОО ПТИЧ ЕСКИ Й МОДУЛЯТОР

МО НОХРОМАТИЧ ЕСКОГО ИЗЛУЧ Е Н ИЯ

g„sin 0+ g» cos 0 = О, Известные электрооптические модуляторы монохроматического излучения с использованием оптически активных кристаллов (например кварца), вырезанных по направлениям кристаллофизических осей, поляризатора и анализатора обладают тем недостатком, что для их управления необходимы высокие управляющие напряжения.

Цель изобретения — улучшение эксплуатационных характеристик модулятора.

Это достигается тем, что в предлагаемом модуляторе управляющие электроды нанесены на грани, содержащие оптическую ось модулирующих элементов и одну. из кристаллофизических осей (Х или Y), а угол взаимного разворота модулирующих элементов составляет

180 .

Для снижения управляющего напряжения модулирующий кристаллический элемент изготовляется из оптически активного кристалла, в котором пучок света распространяется под углом 0 к оптической оси в направлении отсутствия оптической активности, например, при использовании кварца пучок света распространяется в плоскости YZ, а управляющее поле направлено по оси Х. Для кристаллов с точечной симметрией 32 этот угол определяется из соотношения: где дн и g — компоненты аксиального тензора гирации второго ранга. Его величина для кристаллов кварца равна 56 10 . Для увеличения угловой апертуры по ходу луча устанав5 ливается аналогичный модулирующий элемент, повернутый относитсльно первого элемента на. 180 вокруг оси модулятора. Такая ориентация модулирующих элементов обеспечивает компенсацию эллиптического двулуче10 преломления для лучей, распространяющихся по направлениям образующих конуса, ось которого совпадает с осью устройства.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемого модулятора, состоящего из по15 ляризационных элементов (поляризатора 1 и анализатора 2), в качестве которых могут быть использованы поляроиды или поляризационные призмы. В случае модуляции поляризованного лазерного излучения поляризатор 1

20 це используется. Между элементами 1 и 2 установлен модулирующий элемент 3 из оптически активного кристалла, например кварца, в котором световой пучок распространяется вдоль оптической оси 00 модулятора, под

25 углом 0 к оптической оси кристалла, соответствующим направлению отсутствия оптической активности. Одна из кристаллофизических осей, например ось Х, этого элемента составляет угол 45 с плоскостями поляризации

30 поляризационных элементов 1 и 2. Две другие

411419

30 (r«$1й 2 — у«с0$ !) и (n> $1п д -,.— n cos 0) (3 кристаллофизические оси, например, оси Y u

Z, лежат в плоскости, перпендикулярной к направлению электрического поля, подаваемого на электроды 4.

Предлагаемый модулятор снабжен вторым модулирующим элементом 5, изготовленным из такого же материала, как и элемент 3, и с такими же размерами. Элемент 5 развернут относительно элемента 3 на 180 вокруг оси и снабжен электродами 4 для подачи на кристалл управляющего электрического поля.

При распространении модулируемого пучка света вдоль оптической оси 00 модулятора при отсутствии управляющего напряжения в сходящемся пучке возникает интерференционная картина. Линейное двулучепреломление при этом не компенсируется, поэтому, если длина кристаллов не обеспечивает для обыкновенного и необыкновенного лучей разности фаз, кратной л, то по центру картины в отсутствии поля на кристаллах может иметь место некоторое просветление. Его можно устранить небольшим наклоном кристаллов относительно оптической оси. Под действием приложенного к обоим элементам электрического поля, соответствующего знака в направлении оси Х происходит изменение разности фаз на величину п$(r«s)п20 — r„cos 0) Ех " (no $1гР0-1-n,cos H) Л где d — общая длина образцов вдоль направления распространения света; п, и n, — соответственно обыкновенный и необыкновенный показатели преломления; Х вЂ” длина волны;

0 — упомянутый выше угол между оптической осью кристалла и осью светового пучка, ЕА- — напряженность электрического поля в напРавлении оси Х; Уп и r электРооптические коэффициенты.

Вследствие этого происходит изменение интерференционной картины, сопровождающееся просветлением центрального пятна. Величина пропускания устройства определяется соотношением:

Величина апертуры модулятора при компенсации эллиптического двулучепреломления по сравнению с апертурой, имеющей место при использовании этих же образцов с нескомпенсированным эллиптическим двулучепреломлением, т. е. при возникновении интерференционных полос, увеличивается на три порядка (в 1200 раз).

Благодаря этому, предложенный модулятор может быть широко использован для управления излучением ОКГ различного типа.

Предлагаемое устройство может работать с использованием и других оптически активных кристаллов, принадлежащих к точечной группе симметрии 32. Их ориентация будет определяться компонентами тензора гирации

g" и f33 а величина управляющего напряжения компонентами тензора электрооптического эффекта r>< и r«. В других классах симметрии оптически активных кристаллов направление отсутствия оптической активности и компенсации эллиптического двулучепреломления определяется из компонента тензора гирации, а управлгнощие напряжения — из компонента епзора электрооптического эффекта соответствующего класса симметрии.

Предмет изобретения

Электрооптический модулятор монохроматического излучения, содержащий скрещенные поляризатор и анализатор и два расположен ных между ними модулирующих элемента„ взаимно развернутых относительно оптической оси модулятора, снабженных управляющими электродами, нанесенными на боковые грани и изготовленными из одинаковых оптически активных кристаллов, одна из кристаллофизических осей которых составл:-ет угол 45 с плоскостью поляризации поляризатора или анализатора, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик модулятора, управляющие электроды нанесены на грани, содержащие оптическую ось модулирующих элементов и одну из кристаллофизических осей (Х или Y), а угол взаимного разворота модулирующих элементов составляет 180 .

411419

Составитель В. Зверев

Техред 3. Тараненко

Редактор И. Шубина

Корректор Н. Стельмах

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 1170/21 Изд, № 1162 Тираж 537 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская паб., д. 4,5