Модулятор интенсивности лазерного излучения Советский патент 1991 года по МПК G02F1/21 

Изобретение относится к модуляторам лазерного излучения и может быть использовано при конструировании систем управления интенсивностью лазерного излучения например, в контрольно-измерительной технике.

Цель изобретения - повыш- ние быстродействия при сохранении высокой мощности модулируемого, пучка.

На фиг.1 приведена схема модулятора J на фиг.2 - зависимость.эффективности сложения пучков от изме нения- коэффи.циента. отражения решетки-смесителя .

Модулятор содержит дифракционную решетку-делитель , 1, от1 ажающие зеркала 2, 2, дифракционную решетку-, смеситель 3, фазовьй электроопти- .ческий элемент 4.

Модулятор работает следующим образом. Пучок входного излучения п а- дает на решетку-делитель 1. После отражения от нее образуются два пуч ка (нулевой и первый порядки дифракции). На пути одного.из пучков установлен фазовьй электрооптический модулятор 4. Два , отраженные зеркалами 2, 2, сводятся на решет- ке-см - сителе, после отражения от ко- торой образуются два в ксдных пучка, соотношение интенсивности которых определяется дополнительной разностью

СП О О

iH

315001Д2

фаз, вносимой фазовым электрооптн- ческим модулятором 4.

Если г - коэффициент отраясения в 9ДИОМ из порядков решетки-делителя, , а г - коэффициент отражения в одном . из порядков решетки-смесителя, отнесенная к входной интенсивности I j максимальная интенсивность одного из выходных пучков модулятораJQ

IMOKC/I. (Р7 л10-г,)(1-гр),

минимальная

мии/Ч Ч -. ч -(1-r,)(1-r,))fi5

-

Величина , определяется максимально допустимой мощностью для электрооптического элемента 5Л должна быть меньше или равна величине 20

-y,sy.. J где - мощность падага ЛО(Ъ

щего излучения, которая для мощного лазера обычно меньше 1. Будем считать эту величину известной. Тогда 25

; А KG, - :

где К .л(1-г,)г,,- 2л|(1-Г2)г2 Назовем Q эффективностью сложения пучков, ..30

Значение 6 максимально при г, « 0,5. Тогда

А (, )г,

35

Последнее равенство показывает, то, модулируя фазу пучка с малой нтенсивностью, вследствие эффекта нтерференции можно получить глубокую модуляцию интенсивности выходного Q учка. Если, например мощность входного пучка 250 Вт, максимально допустимая дпя элемента мощность 25 Вт, можно,выбирая для модулятора решетку- смеситель с коэффициентом отражения . 0,5, а решетку-делитель с коэффици25 „/ . ентом у 0,1, получить модуляцию

мощности выходного пучка с амплитудой 150 Вт, хотя модулируется при этом фаза пучка мощностью 25 Вт.

Предложенное устройство было реализовано для экспериментальной проверки. Для модуляции фазы был использован фазовый электрооптический элемент прибора МП-8 с максимально допустимой мощностью 25 Вт. Входная мощность модулятора составляла 77 Вт. Источником излучения служил СО -лазер

, JQ

,

i5

20

25

30

35

Q .

ИЛГН-802. Коэффициент отражения ре- шеткит-делителя был равен 0,1, .а решетки-смесителя 0,5.

Элемент устанавливали на пути пучка мощностью 7 Вт. Выходная мощность в одном из выходов модулятора менялась от 56 до 14 Вт, в другом - от 14 до 56 Вт. Амплитуда колебания мощности составила 42 Вт.

Таким образом, модулируя фазу пучка, интенсивностью 7 Вт, вследствие интерференции, используя данное техническое решение, можно получить выходное излучение с амплитудой модуляции 42 Вт при входном излучении мощностью 70 Вт. Быстродействие модулятора при этом повысилось до 2-10 Гц.

Формула изобретения

Модулятор интенсивности лазерного излучения, содержащий оптически связанные дифракционную решетку-делитель излучения с нулевым и первым порядками, два отражаюпсих зеркала, установленные на оптических осях разделенных пучков, и дифракционную решетку-смеситель с нулевым и первым порядками, причем решетка-смеситель установлена таким образом, что углы между оптическими осями каждого из разделенных пучков и нормалью к плоскости смесителя равны его углам дифракции разных порядков, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения быстродействия при сохранении мощности модулируемого излучения решетка-делитель и решетка- смеситель выполнены такими, что их коэффициенты отражения в одном из по- рядков соответствуют условиям

эоэ

Aq-i

для решетки делиг,

теля,

г 0,5 для решетки-смесителя, где P onucT 03 допустимая для

злектроопти леского элемента мощность излучения,

- Рдд. - падающая на решетку-делитель мощность лазерного излучения,

причем на оптической оси пучка с меньшей интенсивностью установлен фазовый электронно-оптический элемент .

Фиг.1

.S

/(оэд д}1/цием/л ощооже м peii/s/77/fi/-e eci//r7f