Электрооптический модулятор Советский патент 1977 года по МПК G02F1/03 G02F3/00 G06E3/00 

(54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР

1

Изобретение относится к оптике, вычислительно-информационной и измерительной техвяке и предаазначево для применений в отиических коррел5ггорах, в частности, для выделения полезного сигнала из спектра шумов, а также для реализации логических операций И, ИЛИ, НЕ и их комбинаций У1я оптического гетероцинирования и оля других схем, .требующих-перемножения цву функций, представленных в виде электрических сигналов.

Известно электрооптическое множительное устройство, основанное на интерференции двух эллиптически поляризованных лучей tl.

Применение интерферометра позволяет исполкзсЖать устройство не , только для целей перемножения двух электрических сигналов, но и в качестве измерительного прибора для измерения линейных или фазовых смещений, например в микрофазометрии, испопьауя узкополосный усилитель. В то же время наличие светоделительного элемента вносит искажения в резулм-аты перемножекия, так как светоделитель влияет на поляризацию интерферирующих лучей. Поэтому ОЛЯ получения чистого пронзведення электрческих сигналов (без искажений) необхоии МО, чтобы сквозь оба кристалла проходил один луч.

Известен также фотоэлектрический поляриметр, содержащий нсточйик света, оптически активныйэпеменг, четвертьвопновую фазовую пластинку, электрооптический кристалл, анализатор и фотоприемник, в котором осуществлено умножение поворота плоскости поляризации и фазового смешения, выванных соответственно оптически активным веществом и электрооптическим кристаллом

ИНедостатком подобных схем является необходимость в больигой мощности, управляющей поляризационным модулятором, что на несколько порядков ухудшает чувствительность по сравнению с указанным выше множительным устройством.

Прототипом предлагаемого изобретения является электрооптический модулятор с компенсированной естественной анизотро™ пией, содержащий источник излучения поляризатор, два электрооптических кристалла оптические OCVL которых повернуты на 45 по отношению к оси поляризатора, анализатор и фотоприемник з. Компенсация , естественной анизотропии достигается благодаря тому, что срезы кри сталлов перпендикулярны наведенным осям X и у соответственно, а их оси 2. , вдоль которых приложено электрическое напряжение, взаимно перпендикулярны и повернуты на угол 45 по отношению к осям поляризатора и анализатора. Разработка множительных устройств выа вана потребностями вычислительной техники, прежде всего в связи с широким внедрением корреляционного анализа сигналов, обладающих некоторым распре дел еним во времени или по пространству. Корреляцион ный анализ прежтавляет интерес в двух различных пр-икладных областях во-первых как метод обработки информации, например, исследование автокоррепяции позБопяег су шественно увеличить отношение псшезного сигнала к случайному и, тем самым, уве« личить чувстВИтельность аппаратуры} pbiXj как измерительный метод, например, исслецоватайе кро зс корреляц..ии широко ис пользуется в гидродинамике при измерении таких параметров, как расход, скорость и т а. Целью изобретения является расшерение функциональных в-озможностей электрооптического модулятора, а именно, модификация его для применения в корреляционном ана лизе и в других областях вычислительдо- информационной и измерительной техники, Это достигается тем, что в предлагае мом электрооптическом модуляторе между кристаллами установлены три четвертьвол новые фазовые пластинки, причем оптические оси двух крайних фазовых пластинок параллельны оптическим осям кристаллов, а оптическая 0сь средней фазовой пластинки параллельна оси поляризатора. Анализатор модулятора выполнен & виде двояко- преломлякщей пррз мы, а фотоприемник - в виде рифферени иального фотоприемника, одна часть котарого расположена на пути обыкновенного луча, выходящего из анализатора, а другая qacTfai - на пути необыкновенного луча. Совокупность указанных оптических элементов и выбранная ориентация их осей позволяют использовать электрооптический модулятор для получения произведения двух функций, прейЕтавленных в виде электричес ких сигналов. На фиг. 1 изображен прешшгаемый электрооптич€ ский модулятор, содержащий источник света 1, поляризатор 2 Электрооптические кристаллы 3 и 4, четвертьволновые фа- эовые пластинки 5, 6, 7, аначизатор 8 и дифференциальный фотоприемник 9, На фиг.2 приведены направления оптических осей где ft -номер эпеменга на фиг 1 Принцип работы предлагаемого модулято-рй состоит в следующем. Электрические сигналы UiCi) и U«.(t) вызывают на кристаллах 3 и 4 фазовые смещения, одной составляющей относителвдо другой (S, и 5 I соответственно Если волновая функция луча после поляризатора 2 описывается вектором Джонса в виде Olg г И I ,где А - амплитуда линейно поляризованного луча, то на выходе имеют место два линейно поляризованных луча а и СХ, волновые функции которых имеют вид ATI illfi о loirj nfioifio iri iJio еO-dli llo-JloeilJ -|/it51 IJe a7e- « J, X arctdF (5|.6g) (. g)J X| - фаза луча dj , Х.2 -фаза луча Og . Верхний знак в матрвде двут1рёломляюще го анализатора, в резулыгирующем вьфажении для волновой функции и в выражении для фа аы отаосится к лучу з. , который параллелен вектору l i « нижний знак - к пучу а , который параллелен векторуl i-iJ, Обыкновенный и необыкновенный лучи С1, и й попадают на разные половинки ди4х|1брен циального фотоприемника, фототок которого 2 -p Cj&m5j5mS2 у где С чувствительность фотоприемника, Возможность получения произведения двух функций может быть использована не только Ш1Я корреляционного анализа, но и в микрофазометрии для уакополосного усиления слабых сигналов с целые выделения полезного сигнала из спектра шумов. В этомслучае, если .«U,(t), где1Г (i) исследуемый сигнал, и O2 r2smSlt, . и --амилитуда модулирующего напряжения, U-. -полуволновое напряжение, то фототок ди1рференциального фотоприемника оавен