Электрооптическая линза

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Респтт блик ()938237 (6l ) Дополнительное « 8 . 8 -sy (22)Заявлено 01.03.77 (21) 2460629/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано 23. 06. 82, Бюллетень Ме 23

Дата опубликования описания 23. 06. 82 (53)М. Кл.

6 02 F 1/03 еефааротееииый комитет

СССР аа делом иеабретеиий и открытий (53) УЙК 535.824 (038.8) А.ф. Гриб, Н.А. Гусак, В.Е. Лепарский и А.Г. Иащенко

/. ф . ..:i J !

Ордена Трудового Красного Знамени Институт физики

АН Белорусской ССР (72) Авторы изобретения (71) Заявитель.(54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА

Изобретение относится к квантовой электронике и оптике и может .быть использовано для управляемого фокусирования оптического излучения. 5

Известны оптические системы, в которых управление фокусным расстоянием осуществляется за счет механического перемещения части элементов системы (1) (21:

Основными погрешностями этих систем являются инерционность процесса перестройки, большие габариты, а также наличие движущихся частей, подверженных -износу.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электрооптическая линза, в которой установлены два последовательно рас- 20 положенных узла, каждый из которых

:состоит из четырех параллельных оптической оси цилиндрических элект,родов, равномерно размещенных по кругу и погруженных в среду, проявляющую эффект Керра. Второй узел повернут вокруг оптической оси на

45 относительно первого и служит для компенсации астигматизма линзы и создания конического расходящегося пучка, угол расходимости которого зависит от приложенного к электро дам напряжени $ 3).

Однако эта линза имеет большие габариты, необходимые для того, что бы получить заметные углы расходимости пучка в материалах, обладающих квадратичным электрооптическим эффектом. Кроме того, ее невозможно использовать в качестве положительной линзы, поскольку квадратичный электрооптический эффект, поло« женный в основу ее работы, не зависит от направления электрического . поля. Расширение же диапазона изменения фокусного расстояния такой линзы в сторону положительных величин 9382 требует ..внесения в устройство дополнительной положительной линзы, что увеличивает габариты устройства и создает неудобства, когда необходимо быстрое изменение фокусного 5 расстояния от отрицательных до положительных величин.

Целью изобретения является уменьшение габаритов электрооптической линзы и придание ей свойств как от- lO рицательной, так и положительной линзы.

Эта цель достигается тем, что рабочее тело линзы выполнено из материала, обладающего линейным электро" 15 оптическим эффектом, а система электродов представляет собой набор боковых электродов, окаймляющих рабочее тело линзы и двух прозрачных торцевых электродов, причем электроды представляют собой поверхности вращения вокруг оси устройства.

Поверхности электродов могут иметь форму, описываемую равнением - (1(+ 1 ) = 1 о, Сz где x,у,г - декартовы координаты, причем ось z совпадает с осью кристалла рабочего е тела; „ f > f » - компоненты тензора диэлектрической проницаемости на частоте внешнего управляющего электрического поля

Цф-К - - расстояние от начала ко" ординат до вершин торцовых электродов.

С целью упрощения конструкции лин49 зы прозрачные электроды могут быть выполнены в виде частей сферических поверхностей, а боковые - в виде частеЙ торов; либо торцевые электроды выполнены плоскими, а боковые - в

Ф

45 виде кольцевых полосок.

На фиг. 1 изображено предложенное устройство (вариант) (показано аечение электрооптической линзы, плоскостью у 0}; на фиг. 2 - то же, аксонометрическая проекция.

Электрооптическая линза состоит из кристалла 1, который изготовлен в виде цилиндра, а также электродов

2-5, из которых электроды 2 и 5 выполнены прозрачными.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

4

На электроды 2-и 4 подается, например, напряжение с положителЬным потенциалом, а на электроды 3 и 5 .с отрицательным .(или наоборот), Создаваемая при этом неоднородность электрического поля в кристалле обеспечивает распределение показателя преломления в плоскости х,у, не". обходимое для сферической фокусировки (дефокусировки) при распространении в направлении оси г излуче" ния, поляризованного вдоль одной из главных диэлектрических осей крис/ g телла в электрическом поле x,ó.

Изменение величины прикладываемого напряжения приводит к изменению величины фокусного расстояния линзы. Для системы электродов, описываемой уравнением (1), главное фокусное расстояние линзы определяется выражением

2 Ro

F (2)

3 п1г Voi

Формула изобретения

Электрооптическая линза с управляемым электрическим полем фокусным расстоянием, содержащая рабочее тело, выполненное из электрооптического материала, и систему электро» дов, отличающаяся тем, что, с целью уменьшения габаритов электрооптической линзы и придания ей свойств как отрицательной, так и положительной линзы, рабочее тело линзы выполнено иэ материала, обладающего линейным электрооптическим эффектом, а система электродов предстагде и- показатель преломления для фокусируемого излучения;

r-. используемая компонента электрооптического тензора rijk;

L- длина кристалла; разность потенциалов, прикладываемая к электродам.

Использование предлагаемой линзы выгодно отличается от известной тем, что она значительно меньше по габаритам и является как отрицательной, так и положительной, Так, например, предлагаемая электрооптическая линза, выполненная из ниобата лития с электродами, изготовленными в виде частей сферических поверхностей и торов на апертуру 0,5 см, имеет длину L = 0,3 .см.

5 938237 4 вляет собой набор боковых электро- д ", - расстояние от начала коо z к+у дов, окаймляющих рабочее тело линзы ординат до вершин торцои двух прозрачных торцевых электро- вых электродов. дов, причем электроды представляют 3. Линза по л. 1, о отличаюсобой поверхности вращения вокруг s щ а я с я тем, что flpo p чт и оз ачные электоси устройства. роды выполнены в виде частей сфери2. Линза по и. 1, о т л и ч а ю- .ческих поверхностей > а боковые ". в щ а я с я тем, что поверхности элект- виде частей торов. родов описываются уравнением 4. Линза по и. 1, о о т л и ч а ющ а я с я тем, что торцовые электро Е 1 3 ды выполнены плоскими, а боковыеХсъ 3 х 21 + )=- p, в виде кольцевых полосок. t

Источники информации, где х,у, z — - декартовы координаты принятые во внимание при экспертизе причем ось z совпадает 1s 1. Мальцев М. Д., Каракулина с осью кристалла рабочего,Прикладная оптика и оптические изме1968. ! рения. М., "Машиностроение, 9

Е с - компоненты тензора ди- . 2. Патент США У 3834796, Х1 У! z электрической проницае- кл. 350-184, опублик. 1974. мости на частоте внешнегс го 3. Патент США У 3424515, управляющего электричес- кл. 350-180, опублик. 1969 (протокого поля; тип).

938237

Составитель В. Кутуков

Темред Т. Иаточка Корректор И. Куска

Редактор E. Гончар филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 е п аэе» » а «в»«

Заказ 4457/71 Тираж 518 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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