close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY10212

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2008.02.28
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 02F 1/29
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР
(21) Номер заявки: a 20060604
(22) 2006.06.19
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Пилипович Владимир Антонович; Ставров Александр Афанасьевич; Конойко Алексей Иванович; Поликанин Александр Михайлович (BY)
BY 10212 C1 2008.02.28
BY (11) 10212
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 4119930, 1978.
WO 98/18045 A1.
EP 0849620 A1, 1998.
(57)
Электрооптический модулятор, содержащий последовательно оптически связанные
первый отражатель, электрооптический элемент и второй отражатель, отличающийся
тем, что содержит голографический элемент, первый вход которого является входом электрооптического модулятора, первый выход оптически связан с первым отражателем, второй вход оптически связан со вторым отражателем, а второй выход является выходом
электрооптического модулятора, причем голографический элемент образован двумя объемными голографическими решетками, штрихи которых ориентированы по отношению
друг к другу под углом, равным 2 β, где β - угол Брэгга, в главной плоскости, параллельной плоскости наведенной анизотропии показателя преломления электрооптического элемента, и в которой первый и второй отражатели ориентированы друг относительно друга
под углом, равным 90º - β.
BY 10212 C1 2008.02.28
Электрооптический амплитудный модулятор относится к области оптических методов
обработки информации, лазерной технике, оптической связи и локации и может быть использован в научном, технологическом, измерительном и медицинском приборостроении.
Известен электрооптический модулятор [1], который состоит из резонатора ФабриПеро, образованного двумя отражателями, в который помещен электрооптический элемент с поперечным приложением управляющего поля.
Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за наличия больших потерь излучения при вводе излучения в
резонатор Фабри-Перо.
Наиболее близким по технической сущности является электрооптический модулятор
[2], который состоит из трех зеркал, образующих кольцевой резонатор Фабри-Перо, и
электрооптического элемента с поперечным приложением управляющего поля, причем
два зеркала полупрозрачны.
Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за наличия больших потерь излучения при вводе излучения в
кольцевой резонатор Фабри-Перо.
Технической задачей изобретения является увеличение эффективности модуляции оптического излучения путем уменьшения световых потерь при вводе излучения в кольцевой резонатор Фабри-Перо.
Поставленная техническая задача решается тем, что электрооптический модулятор,
содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель, электрооптический элемент и второй отражатель, содержит голографический элемент, первый вход которого является входом электрооптического модулятора, первый выход оптически связан
с первым отражателем, второй вход оптически связан со вторым отражателем, а второй
выход является выходом электрооптического модулятора, причем голографический элемент образован двумя объемными голографическими решетками, штрихи которых ориентированы по отношению друг к другу под углом, равным 2β, где β - угол Брэгга, в главной
плоскости, параллельной плоскости наведенной анизотропии показателя преломления
электрооптического элемента, и в которой первый и второй отражатели ориентированы
друг относительно друга под углом, равным 90°-β.
Совокупность указанных признаков позволяет осуществлять высокоэффективную амплитудную модуляцию оптического излучения за счет решения вопроса существенного
уменьшения потерь излучения при вводе его в кольцевой интерферометр путем ввода в
кольцевой интерферометр голографического элемента, образованного двумя объемными
голографическими решетками, штрихи которых ориентированны в главной плоскости по
отношению друг к другу под углом, равным 2β, где β - угол Брэгга (β).
Сущность изобретения поясняется на фигуре, где
1 - объемный голографический элемент;
2 - первый отражатель;
3 - электрооптический элемент;
4 - второй отражатель.
Устройство содержит последовательно оптически связанные объемный голографический элемент 1, образованный двумя объемными голографическими решетками, штрихи
которых ориентированы в главной плоскости по отношению друг к другу под углом, равным 2β, где β - угол Брэгга (β), первый отражатель 2, электрооптический элемент 3 и
второй отражатель 4, образующие кольцевой резонатор Фабри-Перо, причем главная
плоскость объемного голографического элемента параллельна плоскости наведенной анизотропии показателя преломления электрооптического элемента, а угол наклона входного
светового пучка к штрихам первой решетки объемного голографического элемента 1 выбран равным углу Брэгга, причем первый и второй отражатели повернуты в главной плоскости друг относительно друга под углом, равным 90°-β.
2
BY 10212 C1 2008.02.28
Объемный голографический элемент 1 выполнен в виде объемной отражающей фазовой голограммы (две решетки) на материале "Реоксан", динамический диапазон изменения показателя преломления которой обеспечивает преобразование световой энергии в
один порядок дифракции.
Электрооптический элемент 3 выполнен на базе электрооптического кристалла DKDP
в виде прямоугольной призмы с поперечным приложением электрического поля.
Первый 2 и второй 4 отражатели выполнены в виде диэлектрических зеркальных покрытий на плоских подложках из стекла КВ.
Электрооптический модулятор работает следующим образом.
В исходном состоянии на объемный голографический элемент 1 поступает постоянное
световое излучение с плоским волновым фронтом под углом наклона к штрихам первой
решетки объемного топографического элемента 1, равным углу Брэгга. В этом случае излучение, испытав на объемном голографическом элементе 1 дифракцию Брэгга, поступает
к первому отражателю 2. Отраженный от первого отражателя 2 световой поток направляется через электрооптический элемент 3 ко второму отражателю 4. Отразившееся излучение падает на объемный голографический элемент 1 под углом Брэгга к штрихам второй
его решетки. В этом случае излучение испытывает также дифракцию Брэгга. В результате
дифракции излучение направляется к первому отражателю 2 по тому же пути, что и исходное, на второй цикл прохождения и т.д., что приводит к многолучевой интерференции.
При этом между объемным голографическим элементом 1 и первым отражателем 2 мы
будем иметь световое поле с амплитудой электрического вектора световой волны Ek равной:
Ek =
E0 R g
1 − R 1R 2 R g Tm e iδ
,
(1)
где E0 - амплитуда поля поступающей световой волны; Rg - энергетический коэффициент
отражения объемного голографического элемента 1; R1, R2 - энергетические коэффициенты отражения, соответственно, первого 2 и второго 4 отражателей; Тm - энергетический
коэффициент светопропускания электрооптического элемента 3; δ - разность фаз между
интерферирующими световыми волнами.
Следовательно, интенсивность света между объемным голографическим элементом 1
и первым отражателем 2 Ik можно определить из выражения:
Ik =
E k E *k
=
E 02 R g
1 + R g R 1R 2 Tm − 2 R g R 1R 2 Tm cos δ
=
I0R g
1 + R g R 1R 2 Tm − 2 R g R 1R 2 Tm cos δ
. (2)
Вследствие того, что дифракционная эффективность объемного голографического элемента 1 меньше 1, часть излучения будет выводиться из резонатора. Следовательно, величину интенсивности света I на выходе кольцевого резонатора можно определить из выражения следующего вида:
I=
I 0 R g R 1R 2 Tm Tg
1 + R g R 1R 2 Tm − 2 R g R 1R 2 Tm cos δ
.
(3)
В исходном состоянии оптическая длина кольцевого резонатора не кратна длине волны излучения, то есть разность фаз между интерферирующими световыми волнами не
равна нулю. Вследствие этого интерферирующие световые волны гасят друг друга.
3
BY 10212 C1 2008.02.28
При подаче на электрооптический элемент 3 управляющего электрического напряжения происходит изменение показателя преломления по следующему закону [1]:
n = n0 +
1 3 U
n 0 r63 ,
2
d
(4)
где n0 - показатель преломления обыкновенной волны в материале электрооптического
элемента 3, U - приложенное напряжение, d - поперечный размер электрооптического
элемента 3, r63 - электрооптический коэффициент. Изменение показателя преломления
приводит к изменению разности путей между интерферирующими световыми волнами, а
следовательно, к изменению их разности фаз. Как только она станет равной нулю, интенсивность светового поля внутри и на выходе резонатора станет максимальной, а ее величина существенно превысит величину интенсивности света на выходе существующих модуляторов Фабри-Перо, определяемую следующим выражением [3]:
I=
I0T 2
1 + R 2 − 2R cos δ
,
(5)
где Т, R - энергетические коэффициенты, соответственно светопропускания и отражения
зеркал, так как величина энергетического коэффициента светопропускания существующих модуляторов Фабри-Перо существенно меньше единицы, в то время как параметры
RgR1R2Tm в выражении (3) наоборот мало, чем от нее отличаются.
Источники информации:
1. А. Ярив, П. Юх. Оптические волны в кристаллах. - М: Мир, 1987. - С. 616.
2. Патент США 4119930.
3. М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. - М.: Наука, 1973. - С. 720.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
116 Кб
Теги
by10212, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа