Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА НА ПРОДОЛЬНОМ ЭФФЕКТЕ ПОККЕЛЬСА - Патент РФ 2029977
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА НА ПРОДОЛЬНОМ ЭФФЕКТЕ ПОККЕЛЬСА
ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА НА ПРОДОЛЬНОМ ЭФФЕКТЕ ПОККЕЛЬСА

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА НА ПРОДОЛЬНОМ ЭФФЕКТЕ ПОККЕЛЬСА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к устройствам для управления интенсивностью. Фазой и поляризацией света и может быть использовано в оптоэлектронных и фотоэлектронных устройствах, а также в прецизионной спектроскопии. Сущность изобретения: модулятор содержит последовательно установленные поляризатор и электрооптический кристалл с основными электродами, укрепленными на входном концах кристалла вдоль периметров входной и выходной граней. На боковой поверхности кристалла установленны n пар дополнительных электродов, которые подключены к основным электродам через один. Расстояние d между электродами каждой K-й пары удовлетворяет соотношению d < l, где l - расстояние между ближайшими электродами разных пар. Такая конструкция модулятора позволяет уменьшить полуволновое напряжение. 1 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2029977
Класс(ы) патента: G02F1/03
Номер заявки: 4944059/25
Дата подачи заявки: 13.06.1991
Дата публикации: 27.02.1995
Заявитель(и): Институт прикладной физики АН СССР
Автор(ы): Новиков М.А.; Лукьянов А.Ю.; Ромашов В.Н.
Патентообладатель(и): Институт прикладной физики РАН
Описание изобретения: Электрооптический модулятор относится к устройствам для управления интенсивностью, фазой и поляризацией света и может быть использован в оптоэлектронных и фотоэлектронных устройствах, а также в прецизионной спектроскопии.
Известны различные типы электрооптических модуляторов света: на продольном или поперечном эффекте Поккельса, на эффекте Керра и др. Электрооптический модулятор, работающий на основе продольного эффекта Поккельса, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими типами модуляторов [1]. К наиболее важным преимуществам относятся простота изготовления и устойчивость к различным возмущениям, например температурным и механическим. В то же время такие модуляторы обладают одним недостатком - высоким полуволновым напряжением Uλ / 2, равным управляющему напряжению, при котором разность набега фаз нормальных волн на выходе кристалла составляет 180о (половина длины волны). Высокое полуволновое напряжение создает значительные неудобства при эксплуатации модуляторов света, так как возникает опасность пробоя между электродами, предъявляются повышенные требования к качеству изоляции, источник управляющего напряжения становится громоздким и т.д. Кроме того, сам модулятор с высоким управляющим напряжением становится источником электромагнитных помех.
Известен электрооптический модулятор, содержащий стопу электрооптических кристаллов Z-среза, разделенных электродами и установленных так, что углы между их оптическими осями составляют 90о[2]. В данной конструкции, увеличивая число кристаллов в стопе, можно уменьшить полуволновое напряжение до требуемой величины. Недостатком этого модулятора является то, что он не пригоден для прецизионных измерений, так как в нем невозможно избавиться от интерференции света, возникающей в результате взаимодействия пучков, переотраженных от различных граней кристаллов стопы. Очень сложно добиться и соосности кристаллов в стопе, что приводит к дополнительной неконтролируемой разности набега фаз нормальных волн.
Известен также электрооптический модулятор, содержащий электрооптический кристалл Z-среза с двумя электродами, укрепленными на входном и выходном концах кристалла вдоль периметров входной и выходной граней и подключенными к разным полюсам источника управляющего напряжения [3]. Модулятор данной конструкции выбран в качестве прототипа.
Недостатком такого модулятора является неудобство его эксплуатации из-за высокого полуволнового напряжения, максимальная величина Uλ / 2 min которого определяется электрооптическими постоянными кристалла и длиной волны λ модулируемого излучения:
Uλ/2min= , где no - показатель преломления обыкновенной волны в электрооптическом кристалле;
r63 - одна из электрооптических констант данного кристалла.
На практике полуволновое напряжение модулятора, как правило, превышает указанный предел. Уменьшая апертуру модулятора, увеличивая его длину, а также увеличивая площадь, занятую электродами, можно несколько уменьшить величину полуволнового напряжения, но сделать его меньше указанного предела в данной конструкции невозможно.
В модуляторе на продольном эффекте Поккельса, содержащем электрооптический кристалл с двумя основными электродами, укрепленными на входном и выходном концах кристалла вдоль периметров входной и выходной граней и подключенными к разным полюсам источника управляющего напряжения, согласно изобретению на боковой поверхности кристалла между основными электродами параллельно им установлены n пар дополнительных электродов, подключенных через один к основным электродам, при этом расстояние d между электродами каждой пары удовлетворяет соотношению d < l, где l - расстояние между ближайшими электродами разных пар, а также между основным электродом и ближайшим дополнительным электродом.
Уменьшение полуволнового напряжения Uλ / 2 в предлагаемой конструкции по сравнению с прототипом может быть объяснено следующим образом.
Величина полуволнового напряжения определяется эффективной разностью потенциалов, т. е. разностью потенциалов между точками на оси Z кристалла. При установке дополнительных электродов на эквидистантных расстояниях друг от друга, т. е. при d = l (d - расстояние между электродами К-й пары; l - расстояние между ближайшими электродами разных пар), величина эффективной разности потенциалов по всей длине L кристалла, определяемая выражением Ez(0,0,Z)dZ, по сравнению с прототипом не изменяется. Однако при уменьшении расстояния d между электродами каждой пары эффективная разность потенциалов между точками на оси Z изменяется. Так, величина эффективной разности потенциалов Δ ϕ1 между электродами К-й пары, определяемая выра жением Δϕ1= Ez(0,0,Z)dZ, при уменьшении расстояния d уменьшается. При этом величина эффективной разности потенциалов Δ ϕ2 между ближайшими электродами разных пар, определяемая выражением Δϕ2= Ez(0,0,Z)dZ, не уменьшается, причем направление электрических полей по оси между ближайшими электродами разных пар и между электродами внутри пар противоположны, т.е. знаки вышеуказанных интегралов противоположны. Сумма всех эффективных разностей потенциалов вдоль оси Z по всей длине L кристалла, равная +n(-)/= Ez(0,0,Z)dZ получается больше каждой из эффективных разностей Δϕ1 и Δ ϕ2 и больше управляющей разности потенциалов источника управляющего напряжения.
Таким образом, при одинаковых с прототипом управляющих напряжениях предлагаемая конструкция обеспечивает внутри кристалла более высокую эффективную разность потенциалов, поэтому в модуляторе предлагаемой конструкции набег фаз нормальных волн на выходе кристалла в 180одостигается при меньшем управляющем напряжении, т.е. полуволновое напряжение Uλ / 2 в предлагаемой конструкции меньше, чем в прототипе.
На чертеже схематично изображен модулятор предлагаемой конструкции.
Электрооптический модулятор содержит последовательно установленные поляризатор 1 и электрооптический кристалл 2 с основными электродами 3 и 4, укрепленными на входном и выходном концах кристалла вдоль периметров входной и выходной граней, и парами дополнительных электродов (n = 2) 5 и 6. Дополнительные электроды 5 и 6 установлены на боковой поверхности кристалла 2 параллельно основным электродам 3 и 4 и подключены к ним через один. Расстояние d между электродами каждой К-й пары удовлетворяет соотношению d < l, где l - расстояние между ближайшими электродами разных пар, а также между основным электродом 3 или 4 и ближайшим дополнительным электродом. При этом за расстояние d принимается расстояние между серединами электродов каждой пары, а за расстояние l - расстояние между серединами ближайших электродов разных пар или расстояние от наружного края основного электрода 3 или 4 до середины ближайшего дополнительного электрода.
В конкретной реализации модулятора электрооптический кристалл 2 из ДКДР Z-среза снабжен одной парой дополнительных электродов (n = 1). Расстояние d между дополнительными электродами связано с расстоянием l между одним из основныx электродов 3 или 4 и ближайшим дополнительным электродом соотношением l = 13d. Величина полуволнового напряжения Uλ / 2 без дополнительных электродов составляла 6240 В, с одной парой дополнительных электродов Uλ / 2 = 5000 В.
Модулятор предлагаемой конструкции работает так же, как и все известные электрооптические модуляторы света, работающие на продольном эффекте Поккельса. При наложении на электрооптический кристалл 2 переменного модулирующего напряжения в кристалле возникает наведенное двулучепреломление и нормальные волны приобретают необходимую разность набега фаз, пропорциональную приложенному напряжению.
Формула изобретения: ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА НА ПРОДОЛЬНОМ ЭФФЕКТЕ ПОККЕЛЬСА, содержащий электрооптический кристалл с двумя основными электродами, укрепленными на входном и выходном концах кристалла вдоль периметров входной и выходной граней и подключенными к разным полюсам источника управляющего напряжения, отличающийся тем, что на боковой поверхности кристалла между основными электродами параллельно им установлены n пар дополнительных электродов, подключенных через один к основным электродам, при этом расстояние между электродами каждой пары меньше расстояния между ближайшими электродами разных пар.