Электрооптический дискретный дефлектор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

«»526844

Союз Советскик

Социалистических

Реслублин

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.05.75 (21) 2138081/25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.08.76. Бюллетень № 32 (45) Дата опубликования описания 25.11.76 (5 I ) М. Кл.- 6 02 F 1/31

Государственный номнтет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 535 89:621..376 (088.8) (72) Автор изобретения

С. А. Коновалова

Ленинградский ордена Ленина, ордена Октябрьской

Революции и ордена Трудового Красного Знамени горный институт им. Г. В. Плеханова (71) Заявитель (54) ЭЛ ЕКТРОО ПТИ Ч ЕСК И Й

ДИСКРЕТНЫИ ДЕФЛЕКТОР

4 бj

7,(2m+ 1) 4 ч

„де

t; — толщина i-го слоя;

Изобретение относится к оптической обработке информации и может использоваться, в частности, в оптических запоминающих устройствах, устройствах ввода, вывода и отоб ра>кения информации и т. п.

Известны электрооптические дискретные дефлекторы, содержащие источник,поляризованного излучения, электрооптический переключатель поляризации, IïîëÿðèçàöèîHный дискриминатор параллельного смещения луча (1, 2).

Переключатель поляризации и поляризационный,дискриминатор составляют двоичную ячей ку, управляющую .выходным положением луча. Если отклоняющее устройство имеет Ф таких ячеек, можно получить 2н выходных по ло>кений луча.

Известен также электрооптический дефлектор, содержащий двоичные отклоняющие ячейки, каждая из которых включает в себя электрооптический переключатель поляризации, отклоняющий и отражающий элементы, устанозленные под углом к направлению светового луча (3). Отклоняющий элемент представля ет собой пластину из двулучепреломляющего материала, сквозь которую излучение проходит, либо отражается от нее, в зависимости от поляризации излучения, направляемого:a пластину от электрооптического переключателя поляризации.

Однако известные устройства обладают общими недостатками, заключающимися в высоком управляющем напряжении и связанными с величиной управляющего напряжения огра5 ".ичением частоты следования управляющих импульсов напряжения. Ограничение частоты следования импульсов приводит к уменьшению объема перерабатываемой устройством информациии.

1О Цель изобретения — уменьшение управляющего напряжения и соответственно повышение диапазона рабочих частот.

Это достигается тем, что в предлагаемом дефлокторе в качестве электрооптического переключателя поляризации и отклоняющего элемента двоичной ячейки служит электрооптический иптерференционный фильтр, расположенный под углом,к направленшо светового луча,,выполнен ный из прозрачной подложки и нанесенных на нее чередующихся слоез электрооптического и неэлектрооптичеокого материалов, толщина которых удовлетворяет соотношению

526844

15 и; и и; — показатели преломления (i— — 1)-го и -го слоев соответственно;

Л вЂ” длина волны излучения источника; т — целое число; я; > — угол падения луча на i-й слой, а отражающий элемент расположен на расстоянии d = D 2" — + 2 / tg ф от электрооптпческого пнтерференционно "o фильтра, гле D— диамегр светового луча; ф — величина угловой расходимости излучения; l — расстояние от источника излучения до фильтра Й-й ячейки. Электрооптические интерференционные фильтры могут быть снабжены элсктроламн или помещены в СВЧ-резистор для создания в них управляющего электрического поля.

Для упрощения настройки дефлектора указанные слои электрооптического пнтерференционного фильтра могут оыть нанесены на одну из наклонных граней четырехгранной призмы с острым углом при,вершине в 45, у которой высоты входной и выходной граней равны расстоянию d между электрооптическим интерференцианным фильтром и отражающим элементом соответствующей ячейки.

iHa фиг. 1 представлена общая схема предлагаемого дефлектора; на фиг. 2 — вариант выполнения двоичной ячейки.

Дефлектор содержит источник линейно поляризованного излучения 1, электрооптические элементы 2, отражающее зеркало 3, блок 4 формирования управляющих напряжений.

Каждый электрооптичеакий элемент 2 и отражающее зеркало 3 составляют двоичную ячейку, определяющую выходное положение луча.

Элек рооптический элемент 2 представляет собой расположенный под углом 45,к направлению оптической оси устройства электрооп. тический интерференционный фильтр. При отсутствии управляющего напряжения на элементе 2 полоса пропускания фильтра совпадает со спектральной шириной излучения источника, а при приложении управляющего, напряжения смещается па величину, равную или большую спектральной ширины излучения источника.

Источник излучения ориентируется таким образом, чтобы его линейно поляризованное излучение являлось бы для электрооптического элемента S- или Р-компонентой, т. е. век— > тор Е излучения должен лежать в плоскости падения или быть, перпендикулярным к плоскости падения.

Предлагаемый дефлектор работает следующим образом.

Если на элоктрооптическом элементе 2 управляющее напряжение отсутствует, то излучение источника проходит через элемент, нс меняя своего первоначально"o направления.

Если же на этот элемент подано сформированное в блоке 4 управляющее напряжение, полоса пропускания элекгрооптического элемен20

CJ0 та 2 смещается, и излучение уже не проходит через элемент 2, а отражается от него и попадает на зеркало 3, после отражения от «оторого световое излучение идет параллель го первоначальному направлению на определенном расстоянии от,него. Таким образом, лво пчная ячейка, состоящая из элементов 2 и зеркала 3, обеспечивает два возможных выход. ных .положения луча. Для- того чтобы на выходе дефлектора получить рял последовательных положений луча, .каждая последующая ячейка должна смещать луч на расстояние, в два раза большее, чем предыдущая. Это условие выполняегся, если отражающие зеркала установлены на расстоянии от соответствующих электрооптических элементов, определяе. мом соотношениеьп

d = D 2 - +2 l tg ф.

Управляющее напряжение, необходимое для смещения полосы пропускания элемента

2, формируется в блоке 4 в;виде прямоуго IbHblx импульсов, пода ваемых на электролы, создающие электрическое поле для электрооптических слоев. Электрооптический элемен можно также устанавливать в СВЧ-резонаторе, электрически соединенном с блоком формирования управляющего напряжения.

Использование двоичной ячейки в форме, показанной на фиг. 2, упрощает настройку ле ф лектор а.

Слои интерференционного фильтра наносятся на грань А призмы. Роль зеркала в этом случае играет грань В, параллельная фильтру.

Потери при отражении от этой грани практически равны нулю, так как угол падения на эту грань световых лучей превосходит угол полного внутреннего отражения.

Использование предлагаемого лефлектора позволяет значительно понизить управляющее на пряжение. В известных устройствах используют обычно в качестве электрооптических элементов кристаллы КДРДКДР или .ниобата лития. Управляющие напряжения в этих случаях лежат в диапазоне от 2 до 9 кв (для видимой области, спектра) . Электрооптические кристаллы с оолее низкими управляющими напряжениями,в настоящее время в дискретных дефлекторах не применяются из-за их небольших размеров и низкого оптического ,качества.

В;предлагаемом дефлекторе управляющее напряжение определяется шириной спектральной полосы излучения источника, электрооптическими,коэффициентами применяемого электрооптического материала и числом слоев фильтра. Так, при использовании 15-слойного интерференционного фильтра из чередующихся слоев ZnS и криолита для сдвига полосы пропускания фильтра лостагочно управляющего напряжения порядка 10 в, т. е. управляющее напряжение в предлагаемом дефлекторе нижне, чем в известных, почти на три порядка. Предельно возможная частота следования управляющих импульсов уже не опре526844 л 12т - - 1) Формула изобретения

Фиг 2

Фиг 1

Составитель Н. Решетников

Текред 3. Тараненко Корректор И. Симкина

Редактор Е. Караулова

Заказ 1024/15бб Изд. № 1777 Тираж G54 Подписное

Ж!ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» деляется величиной управляющего напряжения, а за висит лишь от частотных характеристи1к электрооптического эффекта и может достигать 101о гав!. 1(роме того, снижение управляющего напряжения приводит к большой экономии потребляемой дефлектором электрической энергии, пропорциональной квадрату управляющего напряжения.

Предлагаемый дефлектор может быть использован для отклонения полихроматпческого излучения без .какой-либо дополнительной ахроматизации его оптического блока. В этом случае полоса,пропуакания фильтра должна вмещать весь спектральный диапазон излуче ния, а управляющее напряжение быть достаточным для смещения этой полосы.

Электрооптический дискретный дефлектор, содержащий двоичные отклоняющие ячейки, каждая из которых включает в себя электрооптический переключатель поляризации, отклоняющий и отражающий элементы, установленные под углом E направленшо светового луча, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью уменьшения управляющего напряжения, в качестве электрооптического переключателя поляризации и от1клоняющего элемента двоичной ячейки служит электрооптический интерференционный фильтр, расположенный под углом к направлению светового луча, выполненный из прозрачной подложки и нанесенных на нее чередующихся слоев электрооптического и неэле1ктрооптичеокого материалов, толщина которых удовлетворяет соотношеншо гпе t; — толщина 1-го слоя;

n; — показатель преломления i-го слоя;

>. — длина золны излучения; т — целое число; ст.; 1 — угол, падения луча на !-й слой, а отражающий элемент расположен на расстояшш d = D . 2" 1+2 l tg 11; от электрооптического пнтерференционного фильтра, где

D — диаметр светового луча; 111 —,величина у.-ловой расходимости излучения; 1 — расстояние от источника излучения до фильтра /г-и ячейки.

2. Электрооптнчес1 ий дискретный дефлектор по п. 1, отличающийся тем, что указанные слои нанесены на одну из наклонных граней четырехгранной призмы с острым углом при вершине в 45, у .которой высоты входной и выходной граней равны расстояншо

d между электрооптическим интерференционным фильтром и отражающим элементом соответствующей ячейки.

Источники информации, принятые во вни«1ание при экспертизе:

1. катыс Г. П. и др. Модуляция п отклонение оптического излучения. Ч., 1967, с. 154.

2. Патент США з№ 3513323, кл. 250 — 225.

19. 05.70.

З5 3. Патент Франции ¹ 1585171, кл. С 02 f

1/00, 09.01.70. (прототип) .