МОДУЛЯТОР СВЕТА Советский патент 1969 года по МПК G02F1/03 

Изобретение относится к области геодезического приборостроения и используется, например, в светодальномерах.

Точно.сть определения расстояния с помощью фазовых светодальномеров повышается с увеличением частоты модуляции света. При переходе к сверхвысоким частотам (СВЧ) точность измерения расстояний злачительно повышается и может достигать долей миллиметра.

Для однозначного измерения расстояния в светодальиомерах применяют ие одну, а несколько близких частот модуляции. Могут применяться также и несколько сильно отличаюшихся частот, одна из которых обеспечивает однозначное измерение в пределах всего расстояния, а другие служат для уточнения измерений.

Применение нескольких частот, лежащих в сверхвысокочастотиом диапазоие, связано с трудностями создания и сравиительной сложностью как широкополосного СВЧ-генератора со стабильными частотами, так и СВЧ широкополосного модулятора света.

Если в светодальномере для точного измерения расстояния применять одну сверхвысокую частоту модуляции, а для разрешения многозначности применять частоты, лежащие в иизкочастотном диапазоне вплоть до ультракоротковолнового, то это потребует введения в

ирибор двух модуляторов: сверхвысокочастотиого и низкочастотного диапазонов, поскольку в СВЧ-диаиазоне используются системы с распределенными параметрами для подачи управляющего напряжения иа модулирующий элемент, а в низкочастотном диапазоне - цепи с сосредоточеиБыми параметрами.

Известные сверхвысокочастотные модуляторы света представляют собой элемент СБЧ

0 тракта (волновод или объемный резоиатор) с расположенным в ием элементом, обеспечивающим продольный электрический эффект (например, кристаллом двойного лучепреломления). В этом случае кристалл располагается

5 внутри модулятора таким образом, что его оптическая ось совпадает с направлением электрического вектора модулирующего СВЧ-поля. При пропускании плоскополяризованного света через кристалл вдоль его оптической оси и

0 подаче СВЧ-поля на выходе получается СВЧмодуляция света.

Для получения модуляции света в низкочастотном диапазоне может быть использован аналогичный кристалл при подаче переменно5 го напряжения таклче вдоль оптической оси на изолированные друг от друга электроды, находящиеся на противоположных гранях кристалла, перпендикулярных оптической оси. В предлагаемом модуляторе, с целью полутотном диапазоне, так и в диапазоне низких частот внлоть до ультракоротковолнового диапазона и для подачи напряжения постоянного смещения на электрооптический элемент, участок сверхвысокочастотного тракта, соприкасающийся с электрооптическим элементом, изолирован от остальной части сверхвысокочастотного тракта, при толщине изолирующей прокладки, значительно меньшей длины волны сверхвысокочастотного модулирующего поля.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.

Схема состоит из волновода /, электрооптичесКОго модулирующего элемента 2, диэлектрической шайбы 3, источника 4 иостояняого напряжения, ультракоротковолнового генератора 5, .сверхвысокочастотного генератора 6 и источника 7 света.

Совмещение модуляторов света СВЧ- и низкочастотного диапазона достигается тем, что в СВЧ-тракте (волноводе или объемном -резонаторе) небольшой участок волновода 1 (электрод), который соприкасается с электрооптическим модулирующим элементом 2, изолируется от остальной, части вол швода диэлектрической шайбой 3 (прокладкой), обладающей малыми потерями на СВЧ и выполненной, например, из фторопласта.

Такой волновод с изолированным электродом, когда толщина диэлектрической прокладки значительно меньше длины волны модуляции, имеет небольшие потери в СВЧ-диапазоне, составляющие около 0,1 дб. Толщина изолирующей прокладки при длине волны модулирующего поля 10 см. составляет около 1 MIA. При такой конструкции модулятора на

электрод / относительно остальной части волновода можно подавать как напряжение смещения от источника 4 постоянного напряжения для выбора рабочей точки, так и модулирующее Напряжение низкочастотного диапазоиа.

Предлагаемый модулятор может быть применен и для внутрирезонаторной модуляции излучения оптического квантового генератора, где небольщие управляющие напряжения приводят к большой глубине модуляции.

Предмет изобретения

Модулятор света, содержащий электрооптический элемент, помещенный в сверхвысокочастотный тракт, отличающийся тем, что, с целью получения модуляции света не только в сверхвысокочастотном диапазоне, но и в диапазоле частот вплоть до ультракоротковолнового диапазона и для возможности подачи напряжения постоянного смещения на электрооптический элемент, участок сверхвысокочастотного тракта, соприкасающийся с электрооитическим элементом, изолирован от остальной части сверхвысокочастотного тракта, при толщине изолирующей прокладки, значительно меньшей длины волны сверхвысокочастотного модулирующего поля.