Электрооптический модулятор света

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистииеских

Республик (»)525G42 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено02.06.75 (21) 2139851/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет(43) Опубликовано15.08,76.Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 28.10.76

2 (51) М. Кл.

G 02 F 1/03

Государствеииый комитет

Совета Мииистров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 535, 5 1 1 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. A. Бережной, Ю. В. Попов и H. Б. Сидоренко (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА

Изобретение относится к области технической физики, в частности к технике управления световым излучением, и может быть использовано в оптической связи, полиграфии, вычислительной технике. 5

Известны электрооптические модуляторы света, состоящие из поляризатора, электрооптического элемента и анализатора. В этих модуляторах в качестве электрооптического элемента использованы кристаллы, обладаю- 10 щие электрооптическим эффектом. Управляющее напряжение может быть приложено к граням либо перпендикулярно к направлению света (поперечный элекреоптический эффект), либо параллельно этому направлению <про- l5 дольный электрооптический эффект). Поляризатор и анализатор выполнены в виде отдельных элементов.

Недостатки таких модуляторов заключаются в следующем. Применяется ненадежное 20 или громоздкое крепление электрооптического элемента. Для увеличения светового окна требуется изготавливать кристалл больших размеров, что ведет к увеличению управляющих напряжений (случай цоперечно.- 25

2 го эффекта), Эти модуляторы работают в параллельных или близких к параллельным пучках света, что в большой степени ограничивает их применение в оптических системах. B этих модуляторах изменение интенсивности излучения под действием электрического поля происходит по всей плошади светового пятна.

Известен также модулятор, являющийся наиболее близким по технической сущности к предлагаемому модулятору, содержащий электрооптический кристалл- магнониобат свинца с электродами, блок питания, поляризатор и анализатор. Этот модулятор работает на продольном эффекте. Световое окно его при приложении управляющего напряжения просветляется по всей плошади.

При использовании электрооптического модулятора в полиграфических устройствах, электронных цветокорректорах, фотонаборных машинах этот модулятор должен работать в сходящихся пучках света с источниками, имеющими большой спектральный диапазон излучения, и модулировать интенсивность проходящего излучения изменением площа5 25042

30

Злектрическое поле прикладывается в направлении (001), в этом же направлении 60 ди светового пятна. Последнее условие позволяет получать растрированныефотоформы сразу непосредственно при обработке поступающей на вход полиграфической аппаратуры информации. Такой аппаратурой являются различного типа цветокорректоры, клишеграфы и т.д. Применение модулятора интенсивности излучения с изменяемой плошадью светового пятна сокращает процессы полиграфической обработки информации.

Однако при помощи известного модулятора невозможно получить модуляцию светового пучка по площади его сечения, что требуется в чолиграфической технике.

Для осуществления модуляции световог о пучка по площади его сечения и улучшения качества растровой записи в предлагаемом модуляторе выходная поверхность электрооптического кристалла имеет сферическое углубление.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого модулятора, на фиг. 2зависимость от ической плотности почерненкя контрастной фотопленки от величины экспозиции; на фиг. 3 - зависимость изменения диаметра зоны с коэффициентом пропускания —, большим или равным 0,5 от

3 о изменения величины приложенного к модулятору напряжения.

Интенсивность света, прошедшего от источника света 1 через оптическую систему (см. фиг. 1), состоящую из поляризатора 2, электрооптического элемента 3 с электродами 4, анализатора 5 на входе приемника излучения 6 зависит от управляющего напряжения, подводимого на кристалл от источника 7. Кроме того, распределение интенсивности света по плошади 40 светового пятна также зависит от управляющего напряжения. Одним из вариантов изобретения является модулятор, в котором электрооптический элемент изготовлен из кристалла РЬ М(У МЪ О> (РММ1 точечной 45 группы симметрии m 3 m, обладающего квадратичным электрооптическим эффектом, в виде пластины с ребрами, направленными по кристаллографическим осям (100), (010) (001) и имеющей переменнуютолщинувна- 50 правлении (ОО1). Прозрачные электроды 4 нанесены на светопропускаюшие поверхности электрооптического элемента. Поляризатор 2 и анализатор 5 размещены соответственно перед входной и выходной поверхностями щ электрооптического элемента в скрещенном положении. распространяется и световое излучение. При продольном электрооптическом эффекте в кристалле РМй зависомость пропускакия светового потока через модулятор от формы кристалла и управляющего напряжение определяется по формуле:

2 %П

= 51Х) ( о

3 2 Я 1 где ц, — управляющее напряжение.„

1 — толщина кристалла в направлении распространения света; м — показатель преломления кристалла; о

К - электрооптический коэффициент;

Л вЂ” длина волны модулируемого излучения; — - коэффициент пропускания модуля О тора.

Система растровой записи в полиграфии работает с высококонтрастными фотопленками.

Графики зависимости оптической плотности Q таких пленок от экспозиции, т.е. от количества света при постоянном времени засветки, имеют вид, показанный на фиг.2.

Отсюда следует, что начиная с величины Н „плоскость засвеченного пятна становится максимальной, большей чем Ю 3,5.

При количестве света в точке пятна, большем чем Н,, плотность пятна на фотопленке будет больше, чем Э 3,5, а при количестве света меньшем, чем Н„, плотность почернения ничтожно мала и пленка остается прозрачной. Отсюда можно сделать вывод, что если придать электрооптическому элементу определенную форму, то при изменении управляющего напряжения можно получить на контрастной пленке ряд подобных по форме пятен, что и требуется для получения записи растрированного изображе» ния.

В одном из вариантов рассматриваемого модулятора электрооптический элемент выполнен в виде плосковогнутой линзы со световым диаметром 5 мм, радиусом кривизны кР = 3,625 мм и толщиной линзы по краю светового диаметра 2 мм. При подаче на электрооптический элемент управляющего напряжения коэффициент пропускания модулятора начинает увеличиваться от

О до 0,5 в центре светового окна модулятора при увеличении управляющего напряжения до 530 В. При дальнейшем увеличении управляющего напряжения диаметр участка с коэффициентом пропускакия, равным или большим чем О,5, начинает увеличи525042

)

Ф Х5 ф 70 н н

Величина укспозиции

Уиъ. Я

5 ваться, и при напряжении 750Â на краях светового окна модулятора величина коэффициента пропускания достигает 0,5, а в центре 1. При регулировке источника освеще« ния таким образом, чтобы при коэффициенте пропускания, равном 0,5, количество света соответствовало Нк, на контрастной фотопленке получается растровая запись, элементы которой имеют вид круглых пятен переменной площади, 10

25.сь 20!

О

Формула изобретения

Электрооптический модулятор света, содержащий электрооптический кристалл с электродами, блок питания, поляризатор и анализатор, отличающийся тем, что, с целью осуществления модуляции светового пучка по площади его сечения, выходная поверхность электрооптического кристалла имеет сферическое углубление.

525042 ф (пил

45

40 ф Х5

25

l,$

Е /0 з Q5

UE81 б00 юо

9лрв3ляющее наложение

Фиг. У

Заказ 5040/577 Тираж 654 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K-85, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель Н. Решетников

Редактор И. Шубина Техред Г. Родак Корректор H. Бугакова