Электрооптическая линза Советский патент 1982 года по МПК G02B1/08 

Maoope-iCHiie отяосится к линза.м из : лсктроо11Т11ческого материала, имеюи1нм во;4.1ожность изменения фокусного расстоЯ1М Я, И может быть ионользовапо в те.ч ограс,1ях пауки и .схпик.и, где иеоб.ходимо n|)o,ii: водить управляемое фокуеировашш л1ектро агнптного излуче1;1ия.

Обычно в оптических cncTCNsax используют линзы, фокусные расетояН1ИЯ кото)и.х постоянны. Для нзменен:ия фокусны.х рассгояиий нeoбxoли to механическое персмеiHOHiHC отдельных элементов 1, ОсновHi.iMi .недостатками данного метода являются болыная iiDiepiuiOHHOCTb процесса, а также то, что .здесь попользуются двпжуЧ1иеся части, склонные к износу.

Эти недостатки отсутствуют в устройстве, которое позволяет осуществлять управляемое фокусирование электромагнитных .воли с помощью электрического поля 3. В этом устройстве применяются два идентичных параллельных узла цилиндрических электродов, установленных Последовательно н погруженных в среду, проявляк)П1ую Э(|)фект Керра. Каждый из узлов содержит стержня, равнол ерно разMciueiHibix по кругу, причем один узел пове|)нут относительно другого на 45°. Узкий |11араллельный пучок света, проходящий аксиально через это устройство, выходит

ко .;1чески p;iCxo;i,HiufMCH, при Этом расходимосгь от пр1 ло;;{с;1иого к электродам {аиряжспИ.

Недостатками указанпогсэ уст)ойст:)а яндяются его габарити, а также то. что оно лс:ю: ьзоват1:,ся только как от|тицатель ;ая л.инза. Для получения положитс.:ьной линзы с перо:.;сииы:.: расстояние/. необхо;;,.о поместпгь на вьходе дополнительный з. -

обычную ЛО.ЮЖИТеЛЬКуЮ ).,.,

Отд сченные недостатка }Стро Ь.:гпа порож.илотся тем, что оно создается на осноие литгсриалоп. обладающих квадратичпьт

., электрооатическим эффекто;.;. Этот эффскт, как известно, , п иХля получ-ения заметных углов расходимости излучения необхо. большая длина аут в устройстве.

С другой стороны, независимость этого э4к)|екта от знака доля привадит к тому, что характер фокусирован не меняется нри из-мепенин полярности подаваемого на э.чектродь: нанряжеь:ня.

Цель изобретения - расщирен.ие диапазона IMN-enenna фокусных расстоянии ;; идсПификация CBOISCT .ппнзы Q сагпптальпой и уеридиа 1альной плоскостях.

Указанная пель достЛга-ется тем, Что, в липзе, содержащей рабочее те,по из

электрооптнческого кристалла, С 1абжанного четырьмя электродами, электрооитическнй кристалл с линейным электрооптическиМ эффектом снабжен двумя дополпительными электродами, причем .рабочие поверхности воех электродов удовлетворяют уравнению

а также тем, что рабочие поверхноста электродов деформированы и удовлетворяют уравнению

Z3 + 3ZF-3 ,

Л

где X, Y, Z - декартовы коорди1наты, нричем ось Z соБпа;1,ает с кристалла рабочего тела, Сх, бу, бг - компоненты тензора диэлектрической нроницаелюсти на частоте внешнего ул-равляюн1.его электрического поля, а

RO - paccTOHHiie начала oi координат до ocpuMiHH электрода, в ианравл.гчшн оси 2. Ма (|)и:г. нредставлено .сечение уп)авляемой нилширической линзы илоскосп.ю XZ, пе|)- 1е г;г11кулярное к образующи.м цилиндрнческнх поверхностей электродов; на фиг, 2 - сечение управляемой сфер-ической линзы плоскостью У 0; на фиг. 3 - сечение уиразляемой сферической линзы плоскостью -V 0; на ф.. 4 - сечеиие управляемой сферической л.ннзы некоторой плоскостью X const; на фиг. 5 -- сечение управляемой сфе.оической лпнзы некоторой плоскостью Y const.

Управляемая вl eнlни электрическим полем цилиндрическая ли1нза состоит из обладающего линейным электрооитическим эффектом кристалла, снабженного электродами I-6, которые пьпюлнены в виде цилиндрических тюверхЕюстей, Электроды могут быть нанесены неноередственно на кристалл путем напыления в вакууме или Как1им-лнбо другим слособом.

Устройство работает следуюишл образом.

Линейно ноляризова нное излучение (НО оптической оси Z для кристалла LiNtiO и по оси У для кристалла) падает а управляемую линзу в н.аправлении оси А . Ва .электроды 1, 3 и 5 падается напряжешие, например, с лоложителвным нотен1,и1алом, а на электроды 2, 4, G - с отрипательны.м потенциалом (или наборот). Создаваемое при этом неоднородное электрическое иоле в кристалле обеспечивает распределение показателя преломления по оси Z, необходимое для фокусировки (дефокусировки) относительно оси Z. Если же пучок раснростра;няется в направлении оси Y (линейное поляризованной по оптической оси Z щля кристалла LiNbOa и по

оси X для кристалл1а. КДР), то создаваемое неоднородное электрическое ноле оказывает фокусирующее (дефокусирующее) действие в направлении оси Z и дефокусирующее (фокусирующее) действие в

натфавлении оси X. Из:менением величипы ирикладь ваемого а)анряжения осуществляется изменение величины фокусного Расстояйия.

Унравляемая внешним электрическим

лолем сферическая линза, изображенная на фиг. 2-5, состоит из обладающего линейны М электроонти|ческим эффектом кристалла, снабженного электродам.и 1-6. Электроды могут быть нанесены непооредственно на кр1исталлы путем налыления в

вакууме или какчи.м-лнбо другим слособом.

Устройство работает следуюн ьм обра30,

Линейно 1оляризоваи 1ое излучение (по

оптической оси Z для кристалл а LiNbOs и по сел У -ДЛЯ кристалла КДР) ладает на торцовую понерхиост) управляемой лино з1 I) на11ра1ВЛе1.111 оси X. На электроды 1, 3 и 5 подается ланря/кёние )ia:ip:HMep, с

1 оло кител1 льг 1 потенциалом, а на элек1Р()ДЫ 2,4 и 6 - с )1р.11цате. Л(ггсиииалОМ (или наоборот). Создаваемое HJIII этом неоднородное электрическое лоле в кристалле обсслечлвает распределение ноказателя лреломления в л;1оскост1 yZ, iieоб.ходимое для сфсрИческой фокусировки (деф()кус1)овк1) при pacnpocTpaiiCHHH излучения Б на11ран. оси X. Изменение полярности иоДс1ваем(М-о на электроды нлпряжения лриводит к дефокусировке (фокусирогичс) лучка электромагнитного излучения. Изменением величииы прикладываемого нлнряжения ()сун1ест1злястся изменение ьеллчинь фокусного ласстоянпя л.инзы.

Формула л 3 о б р е т е и и я

1.Элек1-роолтическая , содоржаН ;ая рабочее тело, «ьшолнеиное из электроо 1ти1ческого кристалла, снабженного четырьмя электрода.ми, отличающаяся тем, что, с целью расншрения диапазона изменения фокусных расстояиий ири фокусировке линейно поляризованного излучения, электрооптическлй кристалл с лилейным элекгроолтическим эффектом снабжен двумя дополнительными электродами, лр.ичем рабочие поверхлости всех электродов удовлетворяют уравнению

,-3-; Z.V- :-: /,;.

2.Линза по п. 1, отличающаяся тем, что, с целью Лсм1тификацли свойств

в саггитальной и мериднаналыюи плос1;остях, рабочие поверхности электродов дс формированы и удовлетворяют уравнению

-у. J - ZA--- 3

±

Л

декартовы координаты, причем ось Z совпадает с осью криста тла рабочего тела, ю компоненты тензора диэлектрической ахроницаемости на частоте внешнего ул

, priii.,cro электрпческого

по.ия, а

- i)accTo;unie от начала к.оордпнат до перн1И}1Ы электпода D направленна оси Z.

11сГ1 4И 11;и ни.формании, принятые во

внимание ппи эксткртлзе:

1.Патент С111Л Л-j 383-1 796, кл. 35184, опубл. 1974.

2.Патент Фраинии 2; Об 461, кл. G 02 В 15/00, опубл. 1971.

3.Патент США . 3.424 513, кл. 350180, опубл. 1959.

иг.5