Электрооптический дефлектор Советский патент 1980 года по МПК G02F1/29 

I

Изобретение относится к области.отклонения света и может быть использовано в квантовой электротехнике, оптичес кик линияк связи, электронно-оптическик системах обработки информации, в фото электрических системах обзора, поиска и слежения, а также в кибернетике.

Известны электрооптические дефлекторы, позволяющие- получать большие скорости сканирования и высокую разрешающую способность ij.

В них световой пучок, подлежащий отклонению, попадает в торец рабочего тела дефлектора, где внешним электрическим полем наведен градиент показателя преломления в направлении, перпендикулярном распространению света.

При этом результирующий угол отклонения светового пучка в пределах торца рабочего тела дефлектора, описьюается выражением:

,

где L - продольный размер рабочего . тела дефлектора; гМ - поперечный размер

рабочего тела дефлектора в направлении отклонения пучка; ДП - наведенный внешним электрическим полем перепад nokaзателя преломления в сечении рабочего тела дефлектора.

Таким образом, известные электрооптвческие дефлекторы реализуют линейное относительно наведенного внешним электрическим полем перепада показателя преломления отклонение светового пучка.

10

Наиболее близким к изобретеник) по Технической сущности и достигаемому результату является электрооптический дефлектор, содержащий рабочее тело, выполненное из электрооптического кристал15ла в виде прямой восьмигранной призмы, и квадрупольную систему электродов, нанесенных на боковые поверхности рабочего тела |2.

Недостатком его является- невозмож20ность получения линейной относительно управляющего напряжения, развертки при использовании кристалла с квадратичным электрооптическим эффектом.

Целью изобретения является получение линейной относитбльно управлййэщего напряжения развер гки при исйользовании кристалла с квадратидаЫм электрооптическим эффектом путем вывода светового пучка через боковую поверхность рабочего тела дефлектора.

Это достигается благодаря тому, что на одной из не покрытых электродами боковых граней рабочего тела, через

которую выходит отклоняемый пучок, установлена на оптическом контакте клинообразная насацка, выполненная из неэлектрооптическрго материала с показателями преломления не меньшим, чем показатель преломления рабочего тела дефлектора. ,,;.:,;;:.-1.;.;.,.:....:;..„и,,,,1а..,

В описываемом дефлекторе результирующий угол отклонения светового пучка Гтйкжё определяется по формуле (1).. Од- нако под длиной L теперь следует понимать {эасстряние от вкопного торца кристалла до точки выхода луча через боковую грань. Поэтому L уменьшается с ростом угла ф по закону.

и- с//ф(2)

Следовательно, ;ре1зультнрующий угол выключения пучка будет пропорционален корню квадратному нз наведенного электркчесгким пол1& 1 nepetfajDia показателя преломлений в Ьечейий кристалла:

(3)

что обеспечивает линейность развертки в средах с квадратичным электрбрптическим эффектом. . . :----

На фиг. 1 и 2 изображён предложенны аяектрооятический дефлектор с рабочим телом из нйобата. лития орйентации и с клинообразной иммерсионной средой { L /W), вид с торца и вид сбоку.

.На каждую из бокойьГх граней кристалла 1, перпендикуоярнь1х осям и Z, нанесены аяектроды 2 с шириной, рав- ной полуширин е грани. Электроды соединены через один и образуют тем самым квадрупольный кoндeнcatop. Единообразна иммерсионная среда 3 приведена в оптический контакт с одной из не покрытых электродами боков:ых граней 4 кристалла На электроды квадрупольного конденсатора подается электрическое напряжение. При этом возникает градиент показателя преломления в сечении рабочего тела

дефлекторам, ,, , , ч

Световой Пучок 5, подлежащий откло- нению, попадает в торен рабочего тела

739461

кристалла Г параллельно оси X. Рас- пространяясь вдоль рабочего тела кристалла 1, световой пучок 5 непрерьюно ; нгакапливает угол отклонения в плоскости перпендикулярной грани 4, что обеспечивается выбором направления электрического вектора, (поляризации) проходящего 1ёрез кристалл излучения. При увеличении напряженности электрического поля световой пучок 5, накопивший результирующий угол отклонения, выходит за пределы рабочего тела кристалла 1 через его боковую грань 4 и иммерсионную - среду 3. При дальнейшем повышении разности потенциала на обкладках конденсатора происходит сканирование светового пучка 5 вдоль боковой грани 4 рабочего тела кристалла 1. При этом угол отклонения светового пучка от оси X , вплоть до ф -4«°, пропорционален корню квадратному из наведенного внешним электрическим полем перепада показателя Преломления ДП. Максимальное значение угла ф лимитируется конечной электрической прочностью кристалла и возрастает с увеличением последней.

Для алектрроптического дефлектора, рабочее телО кртррого и клинообразная иммерсионнгая среда изготовлены из НИР- бата лития, влияние паразитнргр электрррптическргр эффекта, срздаваемргр прлем рассеяния квадрупольнргр крндёнсатора в иммерсионной среде, на требуемый закон угловой развертки светового пучка, как показывает эксперимент, не превышает точности измерений (10%) вплоть до пробивнрго напряжения кристалла. Однако для кристаллов, обладающих кзадратичнь1М электрооптичёским эффектом, йта ошибка может стать довольно существенной, если не применить дрполнительных экспериментальных ухищрений.

Существует Две ВРЭМРЖНРСТИ .исключения вь1шеуказаиной ошибки: изготовить иммерсионную среду определенного среза характеризующегося минимальном паразитным электрооптическим эффектом для заданной конфигурации дефлектора, использовать иммерсионную среду, изготовленную из неэлектрооптического материала. С практической точкИ зрения, второй путь является более приемлемым.

Таким образом клинообразную иммерсирнную среду предложенного электрооптического дефлектора целесообразно выполнить из материала, не обладающего электрооптическим эффектом, например, ИЗ стекла типа KPS . позволяющего peaлизовать имммерсионный контакт в широкой области спектра.

Предложенный алектрооптический дефлектор обеспечивает по сравнению с известными важное с практической точки зрения преимущество - реализацию угловой развертки, пропорциональной корню квадратному из наведенного внешним электрическим полем прироста электро- оптического показателя преломления. Это позволяет линеаризировать угловую развертку электрооптическйх дефлекторов, работающих на основе квадратичного элёктрооптического эффекта.

Формула изобретения

Электрооптический дефлектор, содержащий рабочее тело, выполненное из электрооптического кристалла в виде прямой восьмигранной призмы, и квадрупольную систему электродов, нанесенных

на боковые поверхности рабочего тела, отличающийся тем, что, с целью получения линейной относительно управляющего напряжения развертки при использовании кристалла с квадратичным электрооптическим аффектом путем вывода светового пучка через боковую поверхность рабочего тела дефлектора, на одной из не покрытых влектроцамв боковых граней рабочего тела установлена на оп0тическом контакте клинообразная насадка, выполненная из материала с показателем преломления не меньшим, чем показатель преломления рабочего. тела дефлектора.

S

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Катыс Г. П., Кравцов Н. В., Чирчиков Л. Е., Консдаалов С. М. Модуляция и отклонение оптического излучения. М., Наука, 1967, с. 146.

2.Патент США № 357487, кл. 35О-150, 1971 (прототип).

Фиг.1