Модулятор поляризации света Советский патент 1987 года по МПК G02F1/03 

1 . 13 Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть .использовано в оптоэлектронных и фотоэлектронных устройствах, а также в поляриметрах,

Цель изобретения - расширение модуляционных возможностей модулятора за счет одновременного осуществления модуляции по азимуту и по эллиптичности.

На фиг.Г приведена схема предлагаемого модулятора; на фиг.2 - экспериментальные и расчетные зависимости модуляций азимута и эллиптичности света, вьппедшёго из модулятора, азимута о/ падающего на модулирующий элемент линейно поляризованного света,

Модулятор поляризации,света жит источник 1 света, конденсор 2,, поляризатор 3, источник 4 переменного электрического напряжения и модулирующий элемент 5 из пьезоэлектрического кубического кристалла, обладающего естественной гиротропией. Поляризатор 3 имеет возможность поворота на произвольный угол о вокруг направления распространения света. Электрическое поле прикладывается к кристаллу в пьезоэлектрическом направлении с помощью сплошных электродов 6.

При переменном электрическом поле резонансной частоты, вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта возникшие в кубическом кристалле деформации индуцируют линейное дву- преломление, и ортогональные компоненты линейно поляризованного света приобретают дополнительную разность фаз. Приобретенная светом разность фаз по времени меняется от О до (/п по синусоидальному закону. В связи с этим линейно поляризованный свет, прошедший гиротропный кубический кристалл, модулируется по азимуту /1/3 и по эллиптичности dk, зависимости которых от азимута о/ падающего линейно поляризованного света можно представить следующим образом:

1 Га sin f+

up,-jarcte + a coscy -asind tg2ciJ

и

k b sind sin 2o + a (1 - - cosi/)cos2o,

где «P f (ЛО +( ;

8790

5

0

5

0

5

0

5

a - b c/n/e ;

ftg - азимут линейно поляризованного света, прошедщего кристалл без электрического поля;

- значение максимальной разности фаз, обусловленное линейным двупреломлением; 2tfo- разность фаз, обусловленная

естественной гиротропией. Оптимальная модуляция поляризации света одновременно по эллиптичности и по азимуту осуществляется при выполнении условия, когда общая разность фаз, обусловленная естественной оптической гиротропией 2d и ИН- дуцированньп линейным двупреломлением 2d равна . Одновременно должно выполняться условие c/Vi 2gp. Эти условия выполняются в том случае, если длина модулирующего элемента определена соотношением d ИI(2У2р),

Зависимость модуляции азимута uft (кривая I) и эллиптичности /ik (кривая II) света, вьтедщего из модулятора, от угла cf- поляризатора (фиг.2) приведены для случая, когда при данной длине волны света разности фаз, обусловленные естественной гиротропией и обратным пьезоэлектрическим эффектом, равны /« 2 d 7Г/г2 градусов,.

Степень модуляции по азимуту и степень модуляции по эллиптичности определяются азимутом плоскости поляризации падающего света относительно направления .электрического поля в кристалле. В частности, при oi О осуществляется модуляция только по эллиптичности, в то время модуляция по азимуту равна нулю, а при осухчествляется модуляция по азимуту, а модуляция по эллиптичности равна нулю. .

Глубина модуляции определяется величиной электрического поля, при- 50 лагаемого к модулирующему элементу.

Модулятор поляризации света вьшол- няют на основе кристалла Bi виде куба с ребрами 3,2 мм. Такая длина кристалла при длине волны излучения 0,63 мкм обеспечивает оаз- ность фаз 2dp-: /y2, обусловленную

313

гиротропией кристалла. Электрическое напряжение 8,5 В резонансной частоты прикладывается в .направлении кристал лографической оси :ill. Приданной толщине кристалла наблюдается моду- ляция поляризации с частотой 0,53МГц В качестве поляризатора используется пленочный поляроид. Экспериментальные точки зависимости модуляции по азимуту Aft (кривая I) и по эллиптич- ности лК (кривая II) от о1- приведены на фиг.2. Из приведенньтх результатов видно, что модуляция по эллиптичности достигает единицы. Изменение длины кристалла в любую -сторо- ну ведет к уменьшению глубины модуляции, .осЬбенно по эллиптичности.

Ф о

рмула изобретения Модулятор поляризации света, содержащий поляризатор, модулирующий элемент в виде кристалла, соединенный с источником переменного электрического напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения модуляционных возможностей модулятора за счет одновременного осуществления модуляции по азимуту и по эллиптичности, модулирующий эле- . мент выполнен из кубического пьезо электрического гиротропного кристалла длиной d /(ZJTg), где g - удельное вращение плоскости поляризации на длине волны модулируемого излучения, а поляризатор снабжен средством изменения положения.

-2Q

d-W

90 ot, град

Составитель , В. Рандошкин Редактор И. Горная Техред А.Кравчук Корректор Л. Пилипенко

Заказ 2496/31 Тираж 521Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Фиг. 2

Изобретение относится к технике оптических измерений и может быть использовано в оптоэлектронных и фо- тоэлектроннь1х устройствах, а также поля риметрах. Цель изобретения - расширение модуляционных возможностей модулятора за счет одновременного осуществления модуляции по азимуту и эллиптичности. Устройство содержит последовательно установленные источник света 1, конденсор 2, поляризатор 3 и модулирующий элемент 5 из пьезоэлектрического кубического кристалла. Поляризатор 3 имеет возможность поворота на произвольный угол вокруг направления распространения света. К кристаллу прикладьшается электрическое поле с помощью электродов 6, подключенных к источнику переменного напряжения 4. Оптимальная модуляция поляризации света осуществляется при длине модулирующего элемента d /r/(2y2g), где g - удельное вращение плоскости поляризации. Это соответствует разности фаз, равной /7 . Степень модуляции по азимуту и эллиптичности определяется азимутом плоскости поляризации падающего света относительно направления электрического поля в кристалле. ил. § (Л со 00 со о