Дискретный электрооптический дефлектор

 

Сокзз Советскин

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i1,84 2689 (6l ) Дополнительное к 38Т. свнд-ву(22) Заявлено 02. 02. 79 (21) 2722246/18-25 (5I)M. Кл.. С 02 F 1/29 с присоединением заявки K—

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30 ° 06.8!.Бюллетень ¹ 24

Дата опубликования описания 30.06.81

llo делам изобретений и открытий (53) УДК 555.8 (088.8) (72) Авторы изобретения

В.И. Поляков, Ю.И. Варенов и А.И, Конойко

Институт электроники АН Белорусской ССР (7l) Заявитель (54) ДИСКРЕТНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ДЕФЛЕКТОР

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для пространствен— ного разделения световых пучков.

Известны дискретные электроопти5 ческие дефлекторы, содержащие ряд последовательно расположенных и чередующихся призм и пар электродов, помещенных в специальный корпус с электрооптической жидкостью. Призмы вы1О полнены из одноосного оптического материала, например кальцита, и служат для углового расщепления светового пучка в зависимости от поляризации падающего света. 11окальное управление поляризацией света производится с помощью электрооптической жидкости путем создания в соответствующем межэлектродном пространстве модулирующего электрического поля (11.

Недостатки этих устройств . — сложность конструкции, определяемая, вопервых, необходимостью постоянной очистки электрооптической жидкости в процессе эксплуатации, во-вторых, необходимостью герметизации всей системы, так как электрооптические жидкости, например нитробензол, черезвычайно токсичны, в-третьих, требованиями специальных конструкторских решений для подведения управляющих напряжений, достигающих нескольких десятков киловольт, к электродам без нарушения герметичности корпуса, в-чет вертых, трудностью выбора материалов, нейтральных по отношению к электрооптическим жидкостям, которые, как правило, химически очень активны, невозможность перестраивания геометрии устройства и трудность проведения юстировочных и наладочных работ, Все это ограничивает функциональные возможности вышеназванных дефлекторов.

Наиболее близким к предлагаемому является дискретный электрооптический дефлектор, содержащий установленные последовательно друг за другом отклонянж!ие ступени, состоящие из переклю3 842б чателей поляризации и лучеразвацящего элемента.

В известном электрооптическом дефлекторе переключатель поляризации и лучеразводящий элемент каждой аткло5 няющей ступени склеены друг с другом и помещены в общий корпус прямоугольной формы из изолирующего материала f23.

Недостаток известного дефлектора— ограниченность ега функциональных воз- 10 можностей, поскольку жесткая установка переключателей поляризации и лучеразвадящих элементов в общем карпу=е из электроизолирующего материала при ограниченной точности ориентирав15 ки и изготовления кристаллических элементов не позволяет устанавливать друг за другом большого количества отклоняющих ступеней из-за недостаточной точности отклонения и влияния электрических палей ступеней друг на друга, что ограничивает в конечном счете функциональные возмажнос— ти дефлектора.

Цель изобретения — расширение функ- „циональных возможностей дискретного электрооптическага дефлектара.

Для достижения указанной цели в дискретном злектроаптическом дефлекторе, содержащем установленные послецовательна друг за другам отклоняющие ступени,, состоящие из переключателя поляризации и кристаллического лучеразводящего элемента, переключатели поляризации и лучеразводящие элементы помещены в отдельные цилиндрические корпуса, установленные соасно с возможностью взаимных поворотов вокруг оси, причем корпуса переключателей поляризации изготовлены из металлов, а кристаллы лучеразвадящего элемента установлены с возможностью взаимных пер емеше ний .

Расширение функциональных возмажкостей дефлектора достигается за счет обеспечения вазможности его юстировки с целью компенсации неточности ориентировки кристаллаграфических осей заготовок и неточности изготовления кристаллических элементов, а также за счет экранировки электрических полей соседних ступеней металлическими корпусами лучер аз в адящег а элемента .

На фиг, 1 приведен дискретный электрооптический дефлек тар, общий 55 вид, разрез; на фиг. 2 — та же, вид са стороны входа светового луча.; на фиг. 3 — переключатель поляризации, общий вид, разрез; на фиг. 4 — общий лучеразвадящий элемент, общий вид, разрез; на фиг. 5 — оптическая схема каскада отклонения.

Дефлектар содержит лучеразводящий элемент 1, переключатель 2 поляризации, конечную шайбу 3, кронштейн 4, основание 5, планки б, цилиндрический эксцентричный палец 7, стопорный вин;.

8, фиксирующий винт 9, корпус 10, электрический разьем 11, корпус 12 переключателя поляризации, крышку

13 переключателя поляризации, винты

14, изоляционные прокладки 15, паз

16, электрооптический кристалл 17, боковую подложку 18 с электродом, однаосный кристалл 19, винты 20, крышку 21 лучеразвадящега элемента 21, корпус 22 лучеразводящега элемента, среднюю подложку 23 с электродами.

Каждый лучеразвадящий элемент 1 содержит два однотипных однаасных кристалла 19, из готавленных, например, из кальцита, в которых главные оп— тические плоскости параллельны боковым граням кристаллов, а сами кристаллы повернуты относительно друг друга на 90 (фиг. 5), Одноасные крис— таллы 19 устанавливаются в гнездах крышки 21 и корпуса 22 (имеющих ци— линдрическую форму) лучеразводящего элемента 1. Крышка и корпус выполнены из диэлектрического оптически проз— рачнога материала, например оргстекла, для визуализации проходящего све— тового потока и электрической изоляции соседних переключателей поляризации. Оба одноосных кристалла 19 механически состыкованы рабочими поверхностями (на которые предваритель— на нанесен слой согласующей жидкости) " помощью винтов 20, установленных в пазах крышки 21, концентричных относительно оси лучеразводящега элемента 1. Это предопределяет воэможность взаимной юстнровки аднаасных кристаллов 19. По образующим крышки

21 и корпуса 22 лучеразвадящего элемента 1 имеются цилиндрические впадины, Каждый переключатель 2 поляризации содержит два однотипных электроанти— ческих кристалла 17 (например ДКДР7, боковые подложки 18 и среднюю 23 с напыленными на них прозрачным электроправадящим покрытием и контактными полосками для подведения управляющего напряжения, При этом главные оптические оси Х и У совпадают с кристаллаграфическими осямн кристаллов. При—

5 842б8 чем средняя подложка 23 с двусторонним напылением прозрачного электропроводящего покрытия является общей для обоих электрооптических кристаллов 17.

Для увеличения электрооптической проч- 5 ности боковые подложки 18 и средняя

23 сдвинуты относительно друг друга и электрооптических кристаллов 17 (фиг. 2 и 5). Электрооптические кристаллы 17 и подложки 18 и 23 с изоля- >0 .ционными прокладками 15 установлены в гнездах корпуса 12 и крышки 13 (имеющих цилиндрическую форму) переключателя 2 поляризации. Причем крышка 13 и корпус 1 2 выполнены из металла, например дуралюминия, для локального экранирования электрических полей и предотвращения их влияния на соседние переключатели поляризации. Электрооптические кристаллы 17 и подложки gp

18 и 23 с электродами (на рабочие поверхности которых предварительно нанесен слой согласующей жидкости) меха— нически состыкованы с помощью винтов

14. По образующим корпуса 12 переключателя 2 поляризации имеются цилиндрические выступы, соответствующие впадинам по образующим крышки 21 и корпуса 22 лучеразводящего элемента 1

Электропровода, подводящие управляющее напряжение через электрические разъемы 11 приклеиваются специаль— ным электропроводящим клеем к контакт ным полоскам электродов подложек

18 и 23 переключателя 2 поляризации и выводятся в паз 1б, например, от общего электрода средней подложки

23 и в аналогичный паз, расположенный диаметрально противоположно от, электродов боковых подложек 18. 40

Цилиндрические эксцентричные

О

-пальцы 7 расположены под углом 120 относительно друг друга и служат базовой опорой и фиксирующим элемен. том для лучеразводящих элементов 1 45 и переключателей 2 поляризации. Диаметрально противоположно цилиндричесим эксцентричным пальцам 7 расположены фиксирующие винты 9, служащие для фиксации каждого переключателя 50

2 поляризации и, следовательно, всего дефлектора после юстировки. Продольная фиксация переключателей 2 поляризации и лучеразводящих элементов 1 осуществляется с помощью конеч- 55 ной шайбы 3, установленной в кронштейне 4, который крепится к основанию 5. Основание 5 со всеми закреп9 б ленными на нем элементами может быть установлено в корпусе 10 с прозрачными окнами, выполненными, например, из плавленного кварца и расположенными по оси дефлектора (фиг. 2) .

Koprryc может быть заполнен согласующей жидкостью, например вакуумным маслом ВИ-1, для оптического согласования элементов дефлектора и лучmего охлаждения .

Устройство работает следунщим образом.

Рассмотрим работу дефлектора на примере одного оптического каскада, приведенного на фиг. 5 и состоящего из переключателя поляризации и лучеразводящего элемента. При входе в дефлектор линейно поляризованного сходящегося светового луча и при поступлении на электроды подложек 18 и 23 управляющего напряжения переключатель поляризации вращает плоскость поляризации падающего светового пучВ данном случае горизонтальная поляризация падающего светового пучка превращается в вертикальную. Поскольку первым на пути промодулированного луча расположен одноосный кристалл 19, у которого главная оптическая плоскость расположена вертикально, то луч проходит через него, как необыкновенный, т. е. отклоняется.

Так как в следующем одноосном кристалле 19 главная оптическая плоскость расположена горизонтально, то луч проходит через него, как обыкновенный, т.е. не отклоняется. Картина бу-. дет обратная, если переключатепь поляризации не вращает плоскость.поляризации падающего пучка. т.е. в этом случае отклоняющим элементом будет второй одноосный кристалл 19. Таким образом, при приведенной взаимной ориентации оптических осей кристаллов дефлектор работоспособен и оптические длины хода луча одинаковы. При этом отклонение лучей происходит по разные стороны от оси распространения света в диагональной плоскости и квадратный растр выходных световых пятен повернут на 45о по отношению к вертикали. Для получения на выходе дефлектора квадратного растра с нормальным расположением достаточно систему переключателей поляризации и лучеразводящих элементов повернуть на цилиндрических эксцентричных пальцах

7 (фиг. 2) на угол 45 (при этом

7 842б вектор поляризации падающего светового пучка также повернут на 4. з} вокруг своей оси.

Оптические элементы с предваритель. но нанесенным на их крнтактирующие поверхности слоем согласующей жидкости устанавливаются в гнезда соответствующих корпусов лучеразводящих элементов 1 и переключателей 2 поляризации. Затем с помощью винтов 14 и

20 осуществляется механический контакт рабочих поверхностей соответствующих оптических элементов, Каждый лучеразводящий элемент 1 устанавливается на цилиндрические эксцентричные пальцы 7 и íà него подается свето-.вой пучок линейной поляризации с малым углом сходимости. По характеру изображения, высвечиваемого на экране, можно судить о взаимном положении уо главных плоскостей стыкуемых одноосных кристаллов 19. Вращением крышки

21 и корпуса 22 с находящимися в них одноосными кристаллами 19 относительно друг друга можно получить необходимую взаимную ориентацию оптических осей стыкуемых кристаллов с высокой точностью. Затем в пазы корпуса луче разводящего элемента 1 вставляется корпус переключателя 2 поляризации зо

{модуляционные характеристики которого предварительно проверены) и вращением его вокруг оси всей системы (на цилиндрических эксцентричных пальцах 7) добиваются согласования оптических осей всего каскада с поляризацией падающего светового потока. Посл этого вращением цилиндрических эксцентричных пальцев 7 первый переклю89 8 чатель 2 поляризации закрепляется в конечной шайбе 3 и служит базовым элементом для последовательного нанизывания других элементов. Остальны каскады дефлектора юстируются аналогично. После сборки и юстировки всей системы межмодульное пространство может быть заполнено согласующей жидкостью. формула изобретения

Дискретный электрооптический дефлектор, содержащий установленные последовательно друг за другом отклоняющие ступени, состоящие из переключателя поляризации и кристаллического лучеразводящего элемента, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, переключатели поляризации и лу— черазводящие элементы помещены в отдельные цилиндрические корпуса, установленные соосно с возможностью взаимных поворотов вокруг оси, причем корпуса переключателей поляризации изготовлены из металла, а кристаллы лучеразводящих элементов уста— новлены с возможностью цзаимных перемещений.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Патент США М 3801184, кл. (02 F 1/28, опублик. 1974.

2. W..Kuicke et ai. Digi а! Light

Def1ectors. 1ЕЕЕ Prac.of 1:he, v.54, У,10, р. 1427.