close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12857

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2010.02.28
(12)
(51) МПК (2009)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 02F 1/29
АМПЛИТУДНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР
ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
(21) Номер заявки: a 20080678
(22) 2008.05.28
(43) 2009.12.30
(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; Митьковец Анатолий Иванович (BY)
BY 12857 C1 2010.02.28
BY (11) 12857
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) ЯРИВА. и др. Оптические волны в кристаллах.- М.: Мир, 1987.- C. 310-313.
BY 10292 С1, 2008.
SU 1415934 A1, 2000.
SU 122552, 1959.
JP 4226421 A, 1992.
US 3957340 A, 1976.
(57)
Амплитудный электрооптический модулятор лазерного излучения, содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель и первый электрооптический фазовый элемент, второй отражатель, отличающийся тем, что содержит последовательно
оптически связанные светоделитель, расположенный между первым электрооптическим
фазовым элементом и вторым отражателем, второй электрооптический фазовый элемент и
третий отражатель, причем разность оптических путей между первым и вторым, третьим
λ
и вторым отражателями кратна , где λ - длина волны излучения.
2
BY 12857 C1 2010.02.28
Изобретение относится к области оптических методов обработки информации, лазерной технике, лазерной связи, локации и может быть использовано в научном, технологическом и медицинском приборостроении в качестве амплитудного оптического модулятора.
Известен электрооптический модулятор на базе многолучевой интерференции [1], который состоит из трех зеркал, образующих кольцевой интерферометр Фабри-Перо, и
электрооптического фазового элемента с расположенными на его боковых гранях электродами, причем два зеркала полупрозрачны.
Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за светового шума обусловленного наличием необходимой
величины коэффициента отражения диэлектрических покрытий и больших потерь излучения при вводе излучения в резонатор Фабри-Перо.
Известен электрооптический модулятор на базе многолучевой интерференции [2], который состоит из резонатора Фабри-Перо, образованного двумя отражателями, в который
помещен электрооптический кристалл с расположенными на его боковых гранях электродами.
Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за светового шума обусловленного наличием необходимой
величины коэффициента отражения диэлектрических покрытий и больших потерь излучения при вводе излучения в резонатор Фабри-Перо.
Технической задачей изобретения является увеличение эффективности модуляции лазерного излучения на базе многолучевой интерференции путем уменьшения световых потерь и уменьшения светового фона.
Поставленная техническая задача решается тем, что амплитудный электрооптический
модулятор лазерного излучения, содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель и первый электрооптический фазовый элемент, второй отражатель, введены последовательно оптически связанные светоделитель, расположенный между
первым электрооптическим фазовым элементом и вторым отражателем, второй электрооптический фазовый элемент и третий отражатель, причем разность оптических путей
между первым и вторым, третьим и вторым отражателями кратна λ/2, где λ, - длина волны
излучения.
Совокупность указанных признаков позволяет сформировать два связанных резонатора, что существенно уменьшает потери излучения при вводе его в многолучевой интерферометр и светового фона.
Сущность изобретения поясняется на фигуре, где:
1 - светоделитель;
2 - первый отражатель;
3 - первый электрооптический фазовый элемент;
4 - второй отражатель;
5 - второй электрооптический фазовый элемент;
6 - третий отражатель.
Устройство содержит последовательно оптически связанные первый отражатель 2,
первый электрооптический фазовый элемент 3, светоделитель 1, второй отражатель 4 и
последовательно оптически связанные со светоделителем 1 второй электрооптический фазовый элемент 5 и третий отражатель 6, причем светоделитель 1 расположен между первым электрооптическим фазовым элементом 3 и вторым отражателем 4. а разность
оптических путей между первым 2 и вторым 4, третьим 6 и вторым 4 отражателями кратна
λ/2.
Светоделитель 1 выполнен в виде диэлектрического покрытия на плоской подложке
из стекла KB, с коэффицентом деления по интенсивности равным 0,5.
2
BY 12857 C1 2010.02.28
Первый 2, второй 4 и третий 6 отражатели выполнены в виде диэлектрических зеркальных покрытий на плоских подложках из стекла KB.
Первый 3 и второй 5 электрооптические фазовые элементы выполнены на базе электрооптического кристалла LiNbO3 в виде прямоугольной призмы с продольным приложением электрического поля.
Амплитудный электрооптический модулятор лазерного излучения работает следующим образом.
В исходном состоянии на вход амплитудного электрооптического модулятора лазерного излучения поступает световой пучок с плоским волновым фронтом и интенсивностью I0. Тогда на светоделителе 1 он делится на два световых пучка, обладающих
равными интенсивностями, то есть 1I0/2, а, следовательно, их амплитуды будут равны между собой, то есть E01 = E02 = E, где
I
(1)
E= 0.
2
После их прохождения, соответственно, через первый 3 и второй 5 электрооптические
фазовые элементы и отражения на первом 2 и третьем 6 отражателях они вновь поступают
к светоделителю 1, который выводит одну половину излучения из оптической схемы лазерного затвора, а другую направляет на второй отражатель 4. Излучение, отразившееся
от второго отражателя 4 вновь поступает на светоделитель, где делится на два световых
пучка, обладающих равными интенсивностями, поступающими к первому 2 и третьему 6
отражателям и т.д. Зависимость величины суммарной амплитуды светового поля на выходе лазерного затвора может быть найдена из следующего выражения.
2ΕΚΤ R cos ∆δ
(2)
;
ΕΣ =
1 − 2eiδ KRT cos ∆δ
где δ - разность фаз между интерферирующими световыми волнами; ∆δ - управляемое изменение разности фаз интерферирующих световых пучков; K - коэффициент деления по
интенсивности излучения светоделителя 1; R - коэффициент отражения, соответственно,
первого 2, второго 4 и третьего 6 отражателей; Т - коэффициент светопропускания, соответственно, первого 3 и второго 5 электрооптических фазовых элементов.
Тогда выражение для суммарной интенсивности света на выходе лазерного затвора
будет иметь следующий вид:
2Ι 0Κ 2Τ2 R cos 2 ∆δ
;
Iвых =
(3)
1 + (2KRT cos ∆δ) 2 − 4KRT cos δ ⋅ cos ∆δ
Она будет равна 0 в случае если будет выполняться следующее условие
(4)
cos2∆ = 0.
Это условие выполняется при ∆δ = ±π/2. Такой фазовый сдвиг соответствует оптической разности хода ±λ/4. Реализовать такой сдвиг фаз можно за счет смещения первого 2 и
третьего 6 отражателей вдоль оси падающих на них световых пучков, соответственно, на
±λ/8 и µλ/8, так как световые пучки проходят первый 3 и второй 5 электрооптические фазовые элементы в прямом и обратном ходе.
При подаче на управляющие электроды первого 3 и второго 5 электрооптических фазовых элементов управляющего напряжения происходит изменение показателя преломления электрооптического материала по закону:
1
U
n = n 0 ± n 03 r33 ,
(5)
2
d
где n0 - показатель преломления обыкновенной волны в электрооптическом материале, U приложенное напряжение, d - расстояние между управляющими электродами электрооптического фазового элемента, r33 - электрооптический коэффициент знак определяется направлением электрического поля в первом 3 и втором 5 электрооптических фазовых
3
BY 12857 C1 2010.02.28
элементах. Изменение показателя преломления приводит к изменению длины оптического
пути в резонаторе, а, следовательно, к изменению разности фаз между интерферирующими световыми волнами ∆δ. При достижении величины управляющего напряжения равного
1 λ d
;
U=
(6)
4 n 30 r63 l
разность фаз станет равной нулю и на выходе светоделителя 1 будет иметь место максимальное значение интенсивности света.
Таким образом, вследствие того, что эффективность существующих многолучевых лазерных затворов (η = I∼/Iф; где I∼ - величина интенсивности света переменного сигнала; Iф величина интенсивности фонового света) ограничена величиной светового фона, который
является функцией коэффициента отражения зеркал, а они не могут быть равными единице, рассматриваемый электрооптический лазерный затвор имеет более высокую эффективность. Кроме того управляющее напряжение рассматриваемого лазерного затвора
будет в 4 раза меньше чем у существующих.
Источники информации:
1. Патент США 4119930.
2. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. - М.: МИР, 1987. - С. 616.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
82 Кб
Теги
by12857, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа