Электрооптический переключатель поляризации

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПЫСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К ЫТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВМ (11) 534726 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено14.08,75 (21) Ь169049/25 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано05.11.76. Бюллетень № 41 (45) Дата опубликования описания04.03.77 р, р + ф . = б ог

Государственный комитет

Совета Министрав СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 535.241. . 13 (088.8) В. А. Вдовенков, Н. Н. Евтихиев, В, В. Осипов, B. Н. Симаков и К. П. Цветаев (72) Авторы изобретения

Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (1) Заявитель (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ

ПОЛЯРИЗАЦИИИ

Изобретение относится к оптьэлектронике, в частности, может найти применение в дискретных электрооптических дефекторах, модуляторах и затворах.

Известны электрооптические переключатели поляризации, состоящие из электрооптического кристалла с электродами и управляющих блоков в виде высоковольтных источников постоянного или переменного (синусоидального) напряжения и различных высоко- щ вольтных ключей (1, 2j.

Однако в высоковольтных ключах происходит паразитное рассеяние, пропорциональное квадрату коммутируемого напряжения.

t5

Известен также электрооптический переключатель поляризации, содержащий те же основные элементы, в котором управляющий блок представляет собой резонансную схему с питанием синусоидальным высоковольтным 20 напряжением от генератора через трансфорМатор с коммутацией в момент равенства нулю напряжения на электрооптическом кристалле и тока вторичной обмотки трансформатора (3). Такая схема позволяет уменьшить 25 энергию, рассеиваемую в ключах при коммутации.

Однако и эта схема не исключает потерь энергии. в колебательной системе и на активных сопротивлениях ключей. Применение высоковольтных ключей с малой частотой срабатывания ограничивает быстродействие у-стройства.

Цель изобретения — повышение быстродействия переключателя и снижение потерь энергии.

Предлагаемый переключатель отличается тем, что в качестве управляющего блока служит дополнительный кристалл пироэлектрика или монодоменного сегнетоэлектрика с примесями, поляризуюшимися в кристалле, - нанесенными электродами и источник световой энергии, причем кристалл оптически связан с источником, а электроды кристалла световой энергии электрически связаны с электродами электрооптического кристалла.

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на чертеже, Переключатель содержит источник световой энергии 1, кристалл 2 с электродами 3, Электрическое поле возникает в основном в результате возбуждения примесных .центров, принцип действия рассматривается на основе этого эффекта) .

Мощность излучения, падающего на единицу поверхности кристалла, определяет количество возбужденных примесных центров и следовательно, разность потенциалов между контактами кристалла, В качестве источников световой энергии можно применять люминесцентные диоды, полупроводниковые ,лазеры и т. д.

Примерами возможных материалов для управляющего KpHGTBJIJTQ являются монокрнс таллы 1 К ЬО, легированные железом в концентрации 0,03%.

Данное устройство позволяет значительно повысить быстродействие систем управления электрооптическими затворами, дискретными электрооптическими дефлекторами, электрооптическими модуляторами и т. n., которое в описанной системе опредляется в основном частотой управляющих импульсов источника световой энергии. При применении люминесцентных диодов можно получить частоту до ста мегагерц с длительностью фронта световых импульсов порядка наносекунды.

Преключатель потребляет меньшую энергию, надежнее и долговечнее известных при габаритах и весе, сравнимых и цаже меньших, чем у управляемых элементов, что особенно важно при применении устройства в космосее.

534726 электрооптический кристалл 4 с прозрачными электродами 5.

Работает устройство следующим образом;

Импульс от источника световой энергии

1 падает на кристалл 2. С электродов 3 крис-5 .талла высоковольтный импульс подается на прозрачные электроды 5 и возцействует на электрооптический кристалл 4, который поворачивает плоскость поляризации управляемого линейно поляризованного монохромати 10 о ческого светового луча на 90 С (либопреврашает линейную поляризацию светового луна в круговую при применении четвертьволновых фазовых пластин).В рассматриваемом устройстве используется продольный электро- 16 оптический эффект. Возможно также применение электрооптического переключателя поля ризации с использованием поперечного электрооптического эффекта.

Кристалл 2 представляет собой пироэлен- ® трик либо монодоменный сегнетоэлектрик (например, монодоменный кристалл L1 МВО, выращенный в электрическом поле) с примесями, обладающими высокой поляризуемостью в данном кристалле. Концентрация примесей может колебаться от 10 цо 10 BT/см .

76

При освещении кристалла величина его спонтанной поляризации Р меняется как за счет пироэффекта, так и за счет изменения дипольного момента примесных .центров.

В рассматриваемом устройстве используется эффект возбуждения поимесных центров.

В результате в кристалле возникает диполяризующее электрическое поле Е=-4 ГаР, где изменение поляризации кристалла дР при на- личии E равно

Ь Р=а7 + — изменение спонтанной поляриза3

4О гце ции;

Инерционность проявления эффекта опреде-N ляется временем релаксации возбужденных

-н состояний примеси и может составить 1 0 сек.

Длина волны света должна соответствовать полосе поглощения кристалла за счет возбуждения примесных центров (так как 69 — восприимчивость кристалла; — диэлектрическая проницаемость.

Иэ приведенных выражений E=4KoР (Я т.е. E велико в пироэлектриках с малой ве- 4 личиной 6 (жестких пироэлектриках). Под цействием поля E благодаря высокому сопро8 12 тивлению кристалла (10 + 10 ом/см) и окружающей срецы между омическими контактами возникает разность потенциалов, максимальная между поверхностями кристалла, перпендикулярными кристалло-физической оси.

Формула изобретения

Электрооптический переключатель поляризации, содержащий электрооптический кристалл с электродами и управляющий блок, отл и ч а ю ш и и с я тем, что, с цельюповышения его быстродействия и снижения потерь энергии, в качестве управляющего блока служат дополнительный кристалл пироэлек— трика или монодоменного сегнетоэлектрика с примесями, поляризующимися в кристалле, с нанесенными электродами и источник световой энергии, причем кристалл оптически связан с источником световой энергии, а электроды кристалла электрически связаны с электродами электрооптического кристалла.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Вуль В. А. Быстродействующая схема для управления переключателем поляризации, 534726 б сер. "Радиоэлектроника, 1971, т. 14, № 6, стр. 648-656.

"Приборы и техника эксперимента", 1971 № 2.

2. Вуль В. A. Электронные схемы для управления электрооптическими переключателями поляризации, Известия Вдов, 3. Авторское свидетельство СССР

Ь № 356621, кл, (02 7 1/18, 15.01.71.

Составитель Н. Решетников

Редактор Б. федотов Техред А. Богдан Корректор Н. Ковалева

Заказ 5521/240 Тираж 654 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Минисров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Pàóøcêàÿ наб., д. 4/5

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