ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ СВЕТОВОГО ПУЧКА Советский патент 1972 года по МПК H01S3/10 

РЬобретеиие отиоснтся к однопризмеииым электрооптическим ячейкам, которые могут быть иримеиены в квантовой электронике преимущественно в качестве дефлекторов оптических развертываюш,их (сканирующих) систем.

Известиа одиопризменная ячейка Поккельса, выполненная в виде прямоугольного параллелепипеда из КН2РО4. На противоположные боковые rpapin параллелепипеда панылены серебряные электроды в виде равиобедренных треугольников, вершины которых обращены в одну сторону. Такая ячейка работает при температуре Кюри (123°К), при которой наблюдается максимальный электрооптнческий эффект, и дает возможность получить угол сканирования луча, превышающий расходимость последнего в несколько десятков раз (для указанного случая ). Предел увеличению разрешения ставит эффект разрушения кристалла КЬЬРОа (КД2РО4), охлаждеипого до температуры Кюри при приложении к нему управляющего электрического поля с напряженностью ; 2000 в/см.

Для ячеек Поккельса из кристаллов КН2РО4 (КД2Р04) известно сочетание двух или более равнобедренных призм, склеенных в прямоугольный блок по преломляющим граням так, что пучок света проходит последовательно все прнзмы, а управляющее электрическое поле приложено к торцевым граиям, на

которые нанесены силон1ные металлические электроды.

Однако .многоиризменные ячейкн Поккельса сложно охлаждать до температуры Кюри, НС иаругиив при этом оптического контакта .между призмами, не говоря уже о многократнол охлаждении. Кроме того, в работе ячейки неизбежны мехаиичеекие деформации из-за электрострнкции. которые также способствуют нарушению оптического контакта между призма.ми. Все это существенно усложняет нзготовлеиие , сннжает ее надежность н срок службы.

В предлагаемом изобретенин увелнчеппе разрешающей способности одноиризменной ячейкн Поккельса дост1и-ается тем, что пря.мая призма, вырезанная из кристалла КН2РО4 (КД2РО4) и имеющая электроды на перпенднкулярпых оптической оси гранях, выполнена с основанпем в виде семиугольиика, который условно .может быть расчленен на два одннаковых квадрата, примыкающих к направленным вдоль крнсталлографнческих осей А и У катето.м равиобедренного прямоугольного треугольника, ирнчем па входную грань призмы, и основании которой лежит гипотенуза, со стороны одного из боковых ребер нанесено отражающее диэлектрическое покрытие на ширину, равную половнне гипотенузы.

аксонометрической проекции; на фиг. 2 - ячейка в разрезе, перпендикулярном к оптической оси Z.

Э;1ектрооптическая ячейка имеет форму лрямо призм 1)1, вырезаплой из и.сл1)Иого кристалла КН2РО4 (КДаРО) таким образом, что ее торцевые грани abdefgh и abdefgh перпендикулярны оптической оси Z и имеют вид семиугольников, составленных из двух квадратов abgh и defg, примыкающих к катетам прямоугольного равнобедренного треугольника bdg. Катеты bg и dg направлены вдоль кристаллографических осей X и У. На указанных торцевых гранях нанесены, например напылением и вакууме, электроды 1, которые покрывают их целиком (на фиг. 1, 2 условно показана лишь часть электродов).

Половина грани bddb, а именно участок cddc покрыт диэлектрическим отражающим слоем 2. Участок bccb является для пучка света входным и выходным одновременно. Отражающее покрытие на остальные боковые грани (рабочие грани) наносят лищь в том случае, если половинный угол отклонения превысит разность 45° - ( - угол полного внутреннего отражения), в результате чего пучок при отражении будет претерпевать большие потери. Для КН2РО4 эта разность составляет 3,5° (Лкр 4ГЗО).

Предлагаемая ячейка может быть использована преимущественно в устройствах, сканирующих лазерные пучки, например в устройствах отображения информации иа экране, в лазерных локаторах и других подобных устройствах.

Однопризменная ячейка Поккельса работает следующим образом.

Призма охлаждается до температуры Кюри. Коллимироваиный пучок света, поляризованный в плоскости X, У, направляется нормально на входную грань bccb и после двенадцатикратного отраження от рабочих граней призмы и грани cddc выводится из призмы через входную грань. Отражение на рабочей грани происходит под углом 45°, т. е. под углом, большим угла полного внутреннего отражения для указанных кристаллов. Как известно, для такого случая потерь световой энергии при отражении практически нет. Для разделения входящего и выходящего нучков первый наклоняется под небольшим углом к

оси Z.

Световой вектор Е всегда направлен вдоль оси X или У (X и У - оси, повернутые на 45° вокруг оси Z относительно кристаллографических осей X и У). При отражении от рабочей грани иучок света меняет направление поляризации на 90°, т. е., если до отражения он был направлен по оси X, то после него будет 1апраплеп вдоль У, и наоборот.

Для указанной ориентации вектора У: и управляющего иоля относительно кристаллографических осей в кристаллах КН2РО4 и КДзРО.} наблюдается максимальное электрооптнческое изменение показателя преломлеПИЯ Ап. Причем последнее противоположно по знаку для света с иоляризацней вдоль осей Л и У. Из фиг. 2 видно, что крайние лучи пучка света в результате одиого отраження от рабочей грани получат разиост онтического .ода равную , где w - диа.метр пучка. Коиструк и1я призмы обеспечивает суммирование набегающей разности хода ирн каждом отражении от рабочей гранн.

Таким образом, после выхода света нз

ячейки крайние лучи пучка обладают разностью хода 24шД/г, пропорциональной величине нанряженности управляющего поля. Согласно теории, указанная разность хода приведет к отклонению пучка на угол п Л раз

больнгий расходимости пучка, где

AZ-o 24 U7 Д «

0 к I, /. - длина волны света, т. е. такая ячейка эквивалентна 24 последовательным электрооптическнм прнзмам с той же апертурой и основанием и;. Объем ячейки равен объему 10 такнх призм, к тому же, выполнение

35 ячейки как единого целого допускает многократное охлаждение до температуры Кюри.

Предмет изобретения

40 Электрооптическая ячейка для отклонения светового пучка, состоящая из прямой призмы, вырезанной нз электрооптического кристалла, на перпендикулярные оптической оси грани которой нанесены электроды, отличающаяся

45 тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, основание призмы выполнено в форме семиугольника, составленного из равнобедренного прямоугольного треугольника, катеты которого направлены вдоль кристаллографических осей X и У, и примыкающих к ним двух квадратов, причем на боковую грань призмы, проходящую через гипотенузу треугольника, лежащего в основании, параллельно оптической оси нанесено отражающее

55 диэлектрическое покрытие на ширину, по крайней мере, равную половине гипотенузы.