Способ вращения вектора поляризации линейно поляризованного оптического излучения и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК G02F1/19 

(46) 07.05.90. Бюл. № 17

(21)41 98960/3 I -aS (22)24.02.87

(71)Институт радиотехники и электроники АН СССР

(72)А.В.Генуе

(53)535.8(088.8)

(56 Патент Японии № 52-I4981, кл. Г, 02 F 1/19, 977.

Авторское сяидетельство СССР № 1238017, кл. С 02 F 1/19, 1.984.

(54)СПОСОБ ВРЛ11|ЕМ11Я ВЕКТОРА ПОЛЯРН- ЗАШШ ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННОГО ОПТИЧЕСКОГО тшчкш я и УСТРОЙСТВО для ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

(37) Изобретение относитсл к области оптики и может исгюльзопаться в оптических системах передачи и обработки информации. Цель - уменьшение элип- тичности излучения, обесггечение линейности модуляционной характеристики и ее независимости от длины волны, а также повышение температурной стабильности угла поворота векторя поляризации. Линейно поляризованное оптическое излучение последовательно пропускают через два кристалла 2 и 3 опре-. деленной длины, обладающих противоположными знаками оптической активности. Предварительно кристаллы 2 и 3

деформируют с одинаковым.усилием в направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического излучештя. Направление, вектора поляризации исходного оптического излу- ченил устанавливают под углом к напра: лен 1 о деформации кристаллов. Величину предварительной деформации задают такой, при деформации од -:ого крист; .лла вектор поляризации оптичнского излучения повернулся на . 17+4 , а при дeфop aции обоих кристаллов вернулся в первоначальное положение. После этого прикладьвают к обоим кристаллам деформацию, про- тивоположну. о по знаку, и одинаковую по величине, определяемой заданным углом поворота вектора поляризации. К бо.ховым граням кристаллов 2 и 3 приклеены пьезопреобразователи 4 н 5, электроды 6,7, и 10 которых подключены к управляюгдему и опорному выходам источника напряжения 8. Управляющий выход подключен к двум соединенным между собой электродам 6 и 7 преобразователей 4 и 5. Опорные выходы источника 8 подсоединены к оставшимся электродам 9 и 10, 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

с

00

СП

Изобретение относится к области оптики я может использоваться в оптических систем/ х передачи 1нформаиии. Целью изобретения является уменьшение эллиптичности излучения,обеспечение лииейной модуляциончой характеристики и ее независимости от длины волны, а также повышение температурной стабильности «угла поворота плоскости поляризации.

На фиг,1 изображено устройство реализации способа; на фиг, 2 приведены расчетные зависимости S(tp) для оптимальных условий, а также в случае когда один из параметров L,W,Sp отличается на определенные значения от оптимальных так, чтобы эллиптичность не превысила 5% во всем диапазоне углов поворота вектора поляризации при длине криЬталла, удовлетвоояюп;ей соотношению pL ISfT - (S4±7) 3 /180,

Предлагаемое устройство (фиг.1) содержит механический фиксатор , в котором закреплены оптически ектив- ные -кристаллы 2 и 3, у которых знаки оптической активности противопо- ложны, например право- и левовращаю- щие кристаллы ТеО либо L:IOg, оптические оси кристаллов ориентированы в направлении распространения света. К боковым граням кристаллов приклеены пьезопреобразователи 4 и 5, ориентиро ванные .так, что подача на них одинакового напряжения приводит к равной по величине и противоположной по знаку деформации. Фиксатор устроен так, что кристаллы 2 и 3 вместе с преобразователями 4,5 могут вращаться вокруг оптической оси кристаллов. Электроды 6 и 7. преобразователей со- .единены между собой и на них подается управляющее напряжение от источника напряжения 8,имеющего два независимо регулируемых выхода,К оставшимся электро дам 9 и 10 преобразователей подсоедТ - нены onopHbje выходы источника напря.- жения.

Предлагаемый способ реализуют .следующим образом.

Вначале фиксатор 1 устанавливают так, чтобы-угол между вектором поляризации входного излучения и напран- лением деформации составлял W 15± ie, затем электрод 10 отсоединяют от источника напряжения 8 и подают такое напряжение между электродами 9 и 6, чтобы вектор поляризации излучения на выходе кристаллов 2 и 3 пс

Q

c Q

5 Q „

5

0

вернулся на угол, равный , Это устанавливается с помощью вращающего поляроида И и фотоприемника 12, Затем электрод 10 подсоединяют к источнику 8 и на него подают такое напряжение, чтобы вектор поляризации выходного излучения вернулся в исходное положение, т,е, как при отсутствии деформации, что также устанавливается поляроидом 1 и фотоприемииком 12, После чего поляроид и фотоприем- ник убирают. Устройство приведено в рабочее состояние. Теперь угол поворота вектора поляризации будет пропорционален изменению управляющего напряжения, подаваемого на электроды 6 и 7,

Пример реализаций способа. При использовании право- и лево- вращающих модификаций размерами Х25 мм (каждый из пьезопреобразова- телей типа ПП-.4) на длине волны света 0,63 мкм величина опорного напряжения, подаваемого между электродами 9 и 10, составляет 50 В, При изменении управляющего .напряжения V от -30 до +30 В вектор поляризации выходного излучения будет вращаться на yro. i от -90 до +90, При этом S не будет превьпчать 0,08% во всем диапазоне углов, а зависимость if (v) будет отличаться о т линейной не бо-. лее, чем на 1%.

На фиг,2 изображены зависимости эллиптичности света от угла поворота плоскости поляризации д.пя четырех случаев: кривая I - опти 1альный случай: L-p 131 -54;1Г/180, W 15, tpi 17% кривая II - L-p 13- - -61.IT /180, -W 15°, Ч, 17°, кривая III - L.p 13 il -54 - м /180, W 21, У. 17, кривая IV - L-p )3.1Г -5А- /180, W 15, Ц), 13, Все кривые рассчитаны в следунэщих условиях: - 0,63 мкм, Ртеог. 87 град/мм, длина кристаллов 25 мм. Видно, что при этих условиях эллиптичность не превышает 5% (в оптимальном случае - 2,7%) при всех положениях вектора поляризации света.

Формула изобретения

t. Способ вращения вектора поляри- -эации линейно поляризованного оптического излучении, при осуцествленин которого излучение пропускают вдоль оптической (7.:п оптичеочи активного

кристалла, установленного в ние, соответствующее минимуму эллиптичности выходного излучения, при одновременной деформации кристалла в направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического из- луТения, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений поляризации излучения за счет уменьшения его эллиптичности, обеспечения линейности модуляционной характеристики и ее независимости от длины волны, а также повышения температурной стабильности угла поворота вектора поляризации, кристалл предварительно устанавливают в такое положение, что направление вектора поляризации исходного оптического излучения составляет угол 15+6 с направ- лением деформации кристалла, предварительно деформируют кристалл с усилием, обеспечивающим поворот вектора поляризации прошедшего через него излучения на 1714 относительно его первоначального направления, пропускают прошедшее через кристалл излучения через второй кристалл со знаком оптической активности, противоположным знаку оптической aKTtiBHocTH первого кристалла, деформируют второй кристалл так же, как и первый, после чего дополнительно деформируют оба кристалла с одинаковьгм по величине и противоположным по знаку усилием, соответствующим заданному углу поворота вектора 11оляризации оптического измеренияi

2. Устройство для вращения вектора

пол яризации линейно поляризованного

оптического излучения, содержащее первый оптически активный кристалл с пьезоэлектрическим преобразователем закрепленным на боковой поверхности

12

кристалла, Mex.inii4i;cKnri фиксатор, ь котором закреплен кристлпл с пьегчо - электрнческим преобразователем, установленным с возможностью поворота во круг оптнческ зй оси кристалла, и но тсчник напряжения, управляюпшй выход которого подключен к одному электрод пьезоэлектрического преобразователя, а первый опорный вылод - к его второму электроду, отличаю Щ е- е с я тем, что, с целью уменьшения искажений поляризации излучения за счет уменьшения его эллиптичности, обеспечения линейной модуляционной характеристики и ее независимости от длины волны, а та кже поЕьшгения температурной стабильности угле поворота вектора полярч1зации, оно дополнительно содержит нторОк. оптически активный кристалл со знаком оптической активности, противоположным знлку оптической активности . пертзого кристалла, и второй пьезоэлектрический преобразователь, закрепленный на боковой грани второго кристалла, при этом второ-й кристалл ориентирован так же, как и закреплен совместно с вторым пьезо-электрическим преобразователем в .x;uui4ecKOM фиксато,- ре соосно с первым кристаллом, один электрод второго пьезоэлектрического пр ;образователя соединен с управляющим выходом источника напряжения, а другой электрод этого преобразователя соединен с вторым опорньц-i выходом источника напряжения, причем оба кристалла выполнены одинаковой длины L, удовлетворяющей условию

L|p шТ- (54 ± 7) у|д,

где р - вращательная способность

кристалла; га 1,2,3,...

фиг. 1

-0.05

-до -75 -60 -30 -15 О 15 30 5 SO 15 Zpod.

фиг. 2

Редактор Н,Коляда

Составитель В.РандОшкин

Техред л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Заказ 1543

Тираж 461

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

Подписное