Устройство для однополосной модуляции

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<11959014

Союз Советсккв

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт,. свид-ву (22) Заявлено 25. 02. 81 (21) 3251113/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 1509.82, Бюллетень Мо34

Дата опубликования описания 150982 ()М К з

G 02 F 1/03

Государственный комитет

СССР по делам изобретениИ и открытий (53) УДК 535.8 (088. 8) В .М. 3 емлянский и В.A. Лоссовский

Киевский ордена Трудового Красного Знамени институт" инженеров гражданской авиации (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОДНОПОЛОСНОЙ ИОДУЛЯЦИИ

Изобретение относится к оптическим модуляторам и может быть использовано в схемах оптического гетеродинирования в системах связи и в измерительных устройствах.

Известно устройство для получения однополосного сигнала, содержащее два. поляризатора, две четвертьволновые пластинки, электрооптический кристалл с дгумя парами электродов, источник модулирующего сигнала и фазовращатель 11.

Недостатком такого устройства является сложность создания вращающего-. г.ÿ модулирующего электрического поля значительной величины, а также необходимость использования однородных элелтрооптических кристаллов, для которых имеет место минимальная деформа .:";a элипсоида показателей.преломления при„вращении однородного электрического поля.

Наиболее близким к предлагаемому является устройство для получения однополосной модуляции, содержащее два фазовых модулятора, выполненные из электрооптических кристаллов, развернутых на 90, причем один из модуляторов подключен непосредственно к ис точнику управляющего напряжения, а другой через фазовращатель (.2).

К его недостаткам относится узкий динамический диапазон модулирующкх частот.

Целью изобретения является .расширение динамического диапазона модулирующих частот.

Это достигается за счет того, что в устройство для однополосной модуляции, содержащее два фазовых модулятора, выполненных из электрооптических кристаллов развернутых на 90 причем один из модуляторов подключен непосредственно к источнику управляющего напряжения, а друг8й — через фаэовращатель, дополнительно введены источник постоянного напряжения, призма Волластона и интерферометр, состоящий из двух полупрозрачных и двух глухих зеркал, в котором между полупрозрачными зеркалами, а так же между глухими зеркалами установлено по одному фазовому модулятору, при этом оба фазовых модулятора дополнительно подключены к источнику постоянного напряжения, а призма Волластона расположена после полупрозрачного зеркала на выходе интерферометра.

959014

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 — взаимная ориентация кристаллов в модуляторах и призмы Волластона.

Устройство содержит лазер 1 с лучом 2, интерферометр, состоящий из двух полупрозрачных зеркал 3 и 4 и двух глухих зеркал 5 и б, фазовый модулятор 7, расположенный в одном иэ плеч интерферометра на пути луча 8, и фазовый модулятор 9 — на пути луча }9

10, источник управляющего сигнала 11, фазовращатель 12, источник постоянно-. го напряжения 13, призму Волластона

14, которая расщепляет луч 15 на два луча 16 и 17. 15

Устройство работает следующим обра ом.

Лазер 1 излучает линейно поляризованное излучение 2, которое направля-;щ ется в интерферометр.

Оси электрооптических кристаллов фазовых модуляторов 7 и 9, работающих на поперечном злектрооптическом эффекте, и призмы 14 по отношению к плоскости поляризации луча 2 ориентируются, как показано на фиг.2 Управляющее синусоидальное напряжение от источника модулирующего сигнала 11 подается на модулятор 9 и, кроме того, через фазовращатель 12 на модулятор

7. Причем управляющие напряжения, сдвинутые по фазе на 90, прикладываются вдоль оси кристалла 001 как в модуляторе 7, так и в модуляторе 9.

Одновременно на кристаллы модуляторовз7 и 9 подается постоянное напряжение от источника постоянного напряжения

13, обеспечивающее 90 сдвиг по фазе между двумя взаимно ортогональными компонентами луча 15, после смещения 40 лучей 8 и 9 на выходе интерферометра.

Для того, чтобы разность фаз, связанная с электрооптическим эффектом, I суммировалась, необходимо соблюдать соответствующую полярность напряжения45 подаваемого на кристаллы модуляторов

7 и 9. Особенностью схемы является автоматическое соблюдение условий температурной компенсации естественного двулучепреломления, которое име- ®( ет место при выбранной ориентации осей двух электрических кристаллов одинаковой геометрической формы. Таким обра-. зом, при одинаковом уходе температуры кристаллов модуляторов 7 и 9, разность. фаз, связанная с естественным двулуче преломлением, равна нулю. Если изменяется длина волны излучения лазера

1, то необходимо с помощью регулируемого источника постоянного напряжения

13 установить такое напряжение, пода- ваемое на кристаллы модуляторов 7 и

9, чтобы после призмы Волластона 14 в направлении луча 1б, соответствующем линейно поляризованной компоненте вдоль оси ОУ (фиг .1), излучение 65 отсутствовало. После этого необхОДимо подать постоянное напряжение на кристаллы от источника 13, уменьшив его предварительно в два раза при помощи образцового делителя напряжения, и затем включить источник модулирующего сигнала 11.

В рассматриваемом устройстве каждый из модуляторов 7 и 9 осуществляет фазовую модуляцию соответствующей компоненты излучения, поэтому постоянная фазовой девиации определяется, например, для электрооптических кристаллов, принадлежащих к классу 42 m выражением

Л и g g p л ,где no — показатель преломления для обыкновенной волны;

ЧЬЪ вЂ” электрооптический коэффициент;

Ъщ — амплитуда модулирующего напряжения;

1 — длина кристалла;

d — толщина кристалла.

Известно, что выражение для спектра колебания с фазовой модуляцией, можно представить в виде рядов функции Бесселя первого рода, который содержит члены, соответствующие несущей частоте w< лазера, и бесконечное число членов, соответствующих частотам верхней и нижней боковых полос, кратных модулирующей частоте ы.„„ амплитуды составляющих которых зависят от функции Бесселя, аргументом которых является постоянная фазовой девиации ф„

Если постунная фазовой девиации

Ф„ мала, Ф„ <- -, то заметное значение имеют амплитуды несущей и первых боковых полос. Поэтому очевидно, что в этом случае после призмы Волластона 14 в направлении 17 будет распространяться излучение с подавлением одной боковой полосы, спектр которо, го содержит частоты ы -и (ш - м, )

В устройстве возможно расширить динамический диапазон модулирующих частот от 0,1 до 100 МГц. Кроме того, устройство мож*о использовать при изменении длины волны излучения, используемого для однополосной модуляции, для этого необходимо только изменить величину постоянного напряжения, подаваемого на кристаллы фазовых модуляторов.

Устройство может найти применение при осуществлении систем оптической связи, а также в измерительных устройствах, например, применяемых в авиации: в многокомпонентных лазерных допплеровских измерителях скорости, работающих одновременно на нескольких длинах волн.

959014

Формула изобретения котором между полупрозрачными зеркалами, а также между глухими зеркалами устройство для однополосной моду- установлено по одному фаэовому модуляции, содержащее два фазовых модуля- лятору, причем эти модуляторы подклютора, выполненных из электрооптичес- чены к источнику постоянного напряжеких кристаллов, развернутых на 90, 5 ния, а призма Волластона расположена причем один из модуляторов подключен после полупрозрачного зеркала на вык источнику управляющего напряжения ходе интерферометра. непосредственно, а другой — через фазовращатель, о т л и ч а ю щ е е с я Источники информации, тем, что, с целью расширения диапазо- 10 принятые во вйимание при экспертизе на модулирующих частот„ в него допол- 1. Патент США Р 3204104, нительно введены источник постоянно-, 250-199, опублик. 1965.

ro напряжения, призма Волластона и 2„ Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Меинтерферометр, состоящий из двух полу- тоды модуляции и сканирования света. прозрачных и двух глухих зеркал, в 15 M., "Наука", 1970, с.37-38- (прототип)

171 19

fN О! У

Составитель Н. Назарова

Редактор Л.Авраменко Техред М.Надь Корректор Г. Решетник

Заказ 7011/б 2 Тираж 518 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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