ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ФАЗОВЫЙ МОДУЛЯТОР Российский патент 2005 года по МПК G02F1/03 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к элементам поляризационной оптики, предназначенным для преобразования состояния поляризации излучения в оптических системах, и может быть использовано как в модуляционных, так и в статических поляризационных измерениях.

Целью изобретения является обеспечение возможности управления поляризацией излучения в широком диапазоне частот и повышение точности измерений.

Известны электрооптические фазовые модуляторы (ЭОФМ) [1]. Среди их недостатков можно отметить: сложность конструкции, ограниченный диапазон частот модуляции, небольшой диаметр светового окна. Известны также модуляторы на основе водорастворимых кристаллов DKDP с увеличенным рабочим диапазоном частот и световым окном [2], в которых напряжение подводится к электрооптическому кристаллу с помощью электропроводящей жидкости на основе серной кислоты, помещенной в отдельные прозрачные кюветы или непосредственно примыкающие к кристаллу. Однако такие модуляторы требуют повышенное управляющее напряжение, имеют сложную конструкцию для обеспечения герметичности жидких электродов и защиты кристаллов от растворения и могут быть использованы в ограниченном интервале рабочих температур.

Наиболее близким техническим решением является электрооптический фазовый модулятор, описанный в работе [3] и включающий в себя кристалл DKDP, защитные стекла с нанесенными прозрачными электродами, герметичный корпус, в котором между защитными стеклами в прозрачной жидкой диэлектрической иммерсии располагают электрооптический кристалл.

Недостатком этого решения является несоответствие приложенного напряжения и действующего внутреннего поля, как проявление эффекта электрической поляризуемости в электрооптическом кристалле [4]. Для всех образцов в зависимости от расстояния между электродами и кристаллом ЭОФМ этого типа электрооптический эффект проявляется на переменном и отсутствует или существенно меньше на постоянном напряжении.

Цель достигается тем, что прозрачные электроды наносятся непосредственно на поверхность кристалла. При этом толщины прозрачных электродов заданы оптимальными для избранного рабочего диапазона и определяются по формуле: d=λ_раб/(2·n), где d - толщина токопроводящего слоя, λ_раб - длина волны середины рабочего диапазона, n - показатель преломления токопроводящего вещества, используемого для нанесения слоя.

Для выяснения возможности работы ЭОФМ на низких частотах и на постоянном напряжении было изготовлено несколько изделий и с ними были проведены экспериментальные исследования. Эксперименты подтвердили, что при нанесении электродов непосредственно на поверхность кристалла эффект поляризации полностью отсутствует на всех частотах модуляции, что позволяет работать в широком диапазоне частот от нуля Гц до нескольких МГц. При этом упростилась конструкция: кристалл может быть эластично закреплен между двумя защитными стеклами, не требуется сложная система герметизации и компенсации объемного расширения иммерсии при изменении температуры.

Изготовленные опытные образцы имеют высокие оптические параметры, - в видимом диапазоне прозрачность достигает 80%, при этом однородность пропускания по полю не хуже 1%. Рабочее напряжение до 10000 в позволяет получать фазовые сдвиги в полволны и более.

Список использованных источников

1. А.А.Бережной. Электрооптические модуляторы и затворы. Оптический журнал, том 66, №7,1999, с. 3-19.

2. М.М.Волынкин, В.А.Малинов, Н.В.Никитин, А.Д.Стариков, А.В.Чарухчев. Электрооптический затвор большой апертуры с жидкими электродами. О.М.П. 1986, №1, с.10-11.

3. B.C.Марков, Г.Н.Домышев, В.И. Скоморовский. Работа электрооптического модулятора магнитографа на низких частотах. II. Нестабильность действующего напряжения в электрооптическом кристалле. Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца, выпуск 83, с 141-149. М.:, Наука, 1988.

4. В.М.Григорьев, Н.И.Кобанов. Phisica Solari-Terrestris. 1980. Vol.14. Р. 77-80. Potsdam. DDR.

Изобретение предназначено для использования в оптических поляризационных приборах. Электрооптический фазовый модулятор (ЭОФМ) включает в себя электрооптический кристалл, прозрачные электроды, защитный корпус. Прозрачные токопроводящие электроды наносятся непосредственно на кристалл. Электрооптический кристалл с нанесенными электродами эластично закреплен между защитными стеклами и помещен в защитный корпус. Технический результат - упрощение конструкции и повышение надежности.

Электрооптический фазовый модулятор, включающий кристалл с продольным электрооптическим эффектом, прозрачные электроды для подачи модулирующего напряжения, защитный корпус, отличающийся тем, что прозрачные токопроводящие электроды наносятся непосредственно на поверхность кристалла, при этом толщина прозрачных электродов связана с рабочей длиной волны электромагнитного излучения следующей формулой: d=λ_раб/(2·n), где d - толщина токопроводящего слоя, λ_раб - длина волны середины рабочего диапазона, n - показатель преломления токопроводящего вещества, используемого для нанесения слоя.