Оптически управляемый пространственно-временной модулятор света Советский патент 1984 года по МПК G02F1/03 

Изобретение относится к оптике, а именно к пространственной модуля- ции поляризации световых лучей с использованием электрооптического эффекта Поккельса и может быть использовано, например, в оптических спектроаналиэаторах и схемах соглас ванной фильтрации.

Известен оптически управляемый пространственно-временный модулятор света (ОУ ПВМС), так называемый фототитус l , который представляет собой многослойную структуру, состо щую из прозрачного электрода, слоя аморфного фотопроводника, диэлектрического зеркала, пластины одноосног электрооптического кристалла KD РО прозрачного электрода,

. Недостатками фототитуса является сравнительно низкая разрешающая способность (около 20 л/мм), необходимость использования для его работ холодильника, малая угловая аппертура.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ОУ ПЬМС, представляющий собой пластину фотопроводящего элек рооптического кристалла кубической симметрии с прозрачными электродами 23 (прототип),

К его недостаткам можно отнести сравнительно небольшие диапазон передаваемых частот, чувствительность и надежность.

Целью изобретения является расширение диапазона передаваемых пространственных частот, увеличения чувствительности и повышения надежности ОУ ПВМС.

Цель достигается тем, что в ОУ ПВМС, представляющем собой пластину фотопроводящего электрооптического

кристалла кубической симметрии с прозрачными электродами, пластина ориентирована в плоскости (111), а

электроды нанесены непосредственно на поверхности пластины, паралельные плоскости (w).

. На чертеже представлен предлагаемый модулятор. Он содержит фотопроводящий электрооптический кристалл

и прозрачные электроды 2 и 3, расположенные непосредственно на поверхностях пластины.

I

При ориентации кубического крис.талла (ш) продольный электрооптический эффект отсутствует. Однако такая пластина обладает двойным поперечным эффектом Паккельса. Если в пластине кристалла сформировано объемное распределение электрического заряда, то электрическое поле этого распределения имеет компоненты, лежащие в плоскости кристаллической пластины. При ориентации пластины (Ш) только такие компоненты электрического поля дают вклад в элект рооптический эффект. Поскольку в этом случае модуляция компонент .электрического поля, направленных поперек пластины кристалла, оказывается несущественной, обе поверхности кристаллической пластины могут быть эквипотенциальны, т.е. электроды могут быть расположены непосредственно .на поверхности кристалла,

В процессе записи в объеме кристаллической пластины формируется распределение электрического заряда, соответствующее распределению интенсивности света в записываемом изобретении. Расчет показал, что

. г

41

Ьщ

L

Q где u t| - разность фаз для обыкноаенноного и необыкновенного лучей;

f :

пространственная частота; Т((,- электрооптический коэффициент;

а - толщина слоя заряда; По - показатель преломления

кристалла;

кр- диэлектрическая постоянная J,кристалла;

d - средняя поверхностная

плотность электрического заряда;

Л - длина волны излучения; бо- диэлектрическая постоянная

окружающей среды. Из формулы следует, что при

{f-; - При этом сама веI 2ira i. I

личйна it оказывается больше, чем 0 в случае модулятора ПРОМ. Это позволяет расширить диапазон рабочих пространственных частот модулятора, С увеличением толщины слоя объемного заряда разрешающая способность 5 модулятора увеличивается. Поэтому в этом случае нет необходимости уменьшать толщину слоя заряда за счет увеличения экспозиции записывающим светом. Это приводит, к увели 0 чению чувствительности модулятора. Отсутствие диэлектрических слоев упрощает технологию изготовления модулятора и увеличивает его надежность. „

5 Были изготовлены экспериментальные образцы модулятора. Использован кристалл кубической симметрии Bi . Пластина такого кристалла имела ориентацию . Прозрачные

0 электроды из пластины или окиси

индия-окиси олова наносились непосрекствённо на поверхность кристалла. Экспериментально измеренная зависимость bCf от i удовлетворительно совпадает с расчетом, сделанным

по вышеприведенной формуле. Дифракционная эффективность модулятора .пр всех пространственных частотах оказалась выше дифракционной эффективности модулятора ПРрМ, а ее зависимость от i более плавной. Так, например, дифракционная эффективность модулятора при 1 180 л/мм оказалась равной дифракционной эффективности модулятора ПРОМ при { 30 л/мм Следует отметить, что при воспроизведении записанного на модуляторе изображения все компоненты спектра пространственных частот получают сдвиг , поскольку распределение компонент электрического поля, лежащих в плоскости распределения заряда, сдвинуто на /2 по отношению к распределению заряда. Это приводит к тому, что с модулятора воспроизводится не исходное изображение, а изображение, однозначно с ним связанное. Для некоторых применений модулятора, например, в оптических спектроанализаторах, это обстоятельство несущественно, поскольку мощности спектров этих изобргикений совпадают. Однако в других случаях, например для использования модулятора в качестве устройства ввода в схеме согласованной фильтрации, это обстоятельство должно быть учтено. Кроме того, следует отметить, что для считывания изображе0ний с модулятора ПРСМ используют линейно-поЛяризованный свет, для считывания изображений с данного модулятора используют циркулярно-поляризованный свет.

Таким образом, предлагаемый ОУ

5 ПВМС по сравнению с известным ОУ ПВМС имеет больший в 5-6 раз диапазон передаваемых пространственных частот; большую.по крайней мере в 2-3 раза чувствительность к записы0вающему свету; большую надежность благодаря отсутствию диэлектрических слоев в структуре модулятора.

ОПТИЧЕСКИ УПРАВЛЯЕМЫЙ ПРО- IСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ МОДУЛЯТОР I СВЕТА/ представляющий собой пластину фотопроводяадего электрооптического кристалла кубической симметрии с прозрачныьда электродами, о т л и- Ч а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения диапазона передаваемых пространственных частот, увеличения чувствительности и повышения надежности, пластина ориентирована в плоскости (ill) , а электроды нанесены непосредственно на поверхности, параллельные плоскости (111) .(Лэоо ел эоо00