Амплитудный электрооптический модулятор лазерного излучения

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ АМПЛИТУДНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Пилипович Владимир Антонович Ставров Александр Афанасьевич Конойко Алексей Иванович Митьковец Анатолий Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси(57) Амплитудный электрооптический модулятор лазерного излучения, содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель и первый электрооптический фазовый элемент, второй отражатель, отличающийся тем, что содержит последовательно оптически связанные светоделитель, расположенный между первым электрооптическим фазовым элементом и вторым отражателем, второй электрооптический фазовый элемент и третий отражатель, причем разность оптических путей между первым и вторым, третьим и вторым отражателями кратна , где- длина волны излучения. 2 12857 1 2010.02.28 Изобретение относится к области оптических методов обработки информации, лазерной технике, лазерной связи, локации и может быть использовано в научном, технологическом и медицинском приборостроении в качестве амплитудного оптического модулятора. Известен электрооптический модулятор на базе многолучевой интерференции 1, который состоит из трех зеркал, образующих кольцевой интерферометр Фабри-Перо, и электрооптического фазового элемента с расположенными на его боковых гранях электродами, причем два зеркала полупрозрачны. Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за светового шума обусловленного наличием необходимой величины коэффициента отражения диэлектрических покрытий и больших потерь излучения при вводе излучения в резонатор Фабри-Перо. Известен электрооптический модулятор на базе многолучевой интерференции 2, который состоит из резонатора Фабри-Перо, образованного двумя отражателями, в который помещен электрооптический кристалл с расположенными на его боковых гранях электродами. Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за светового шума обусловленного наличием необходимой величины коэффициента отражения диэлектрических покрытий и больших потерь излучения при вводе излучения в резонатор Фабри-Перо. Технической задачей изобретения является увеличение эффективности модуляции лазерного излучения на базе многолучевой интерференции путем уменьшения световых потерь и уменьшения светового фона. Поставленная техническая задача решается тем, что амплитудный электрооптический модулятор лазерного излучения, содержащий последовательно оптически связанные первый отражатель и первый электрооптический фазовый элемент, второй отражатель, введены последовательно оптически связанные светоделитель, расположенный между первым электрооптическим фазовым элементом и вторым отражателем, второй электрооптический фазовый элемент и третий отражатель, причем разность оптических путей между первым и вторым, третьим и вторым отражателями кратна /2, где , - длина волны излучения. Совокупность указанных признаков позволяет сформировать два связанных резонатора, что существенно уменьшает потери излучения при вводе его в многолучевой интерферометр и светового фона. Сущность изобретения поясняется на фигуре, где 1 - светоделитель 2 - первый отражатель 3 - первый электрооптический фазовый элемент 4 - второй отражатель 5 - второй электрооптический фазовый элемент 6 - третий отражатель. Устройство содержит последовательно оптически связанные первый отражатель 2,первый электрооптический фазовый элемент 3, светоделитель 1, второй отражатель 4 и последовательно оптически связанные со светоделителем 1 второй электрооптический фазовый элемент 5 и третий отражатель 6, причем светоделитель 1 расположен между первым электрооптическим фазовым элементом 3 и вторым отражателем 4. а разность оптических путей между первым 2 и вторым 4, третьим 6 и вторым 4 отражателями кратна/2. Светоделитель 1 выполнен в виде диэлектрического покрытия на плоской подложке из стекла , с коэффицентом деления по интенсивности равным 0,5. 12857 1 2010.02.28 Первый 2, второй 4 и третий 6 отражатели выполнены в виде диэлектрических зеркальных покрытий на плоских подложках из стекла . Первый 3 и второй 5 электрооптические фазовые элементы выполнены на базе электрооптического кристалла 3 в виде прямоугольной призмы с продольным приложением электрического поля. Амплитудный электрооптический модулятор лазерного излучения работает следующим образом. В исходном состоянии на вход амплитудного электрооптического модулятора лазерного излучения поступает световой пучок с плоским волновым фронтом и интенсивностью 0. Тогда на светоделителе 1 он делится на два световых пучка, обладающих равными интенсивностями, то есть 10/2, а, следовательно, их амплитуды будут равны между собой, то есть 0102, где(1)0. 2 После их прохождения, соответственно, через первый 3 и второй 5 электрооптические фазовые элементы и отражения на первом 2 и третьем 6 отражателях они вновь поступают к светоделителю 1, который выводит одну половину излучения из оптической схемы лазерного затвора, а другую направляет на второй отражатель 4. Излучение, отразившееся от второго отражателя 4 вновь поступает на светоделитель, где делится на два световых пучка, обладающих равными интенсивностями, поступающими к первому 2 и третьему 6 отражателям и т.д. Зависимость величины суммарной амплитуды светового поля на выходе лазерного затвора может быть найдена из следующего выражения. 2 12 где- разность фаз между интерферирующими световыми волнами- управляемое изменение разности фаз интерферирующих световых пучков- коэффициент деления по интенсивности излучения светоделителя 1- коэффициент отражения, соответственно,первого 2, второго 4 и третьего 6 отражателей Т - коэффициент светопропускания, соответственно, первого 3 и второго 5 электрооптических фазовых элементов. Тогда выражение для суммарной интенсивности света на выходе лазерного затвора будет иметь следующий вид 2 0 222(3) 1(2) 24 Она будет равна 0 в случае если будет выполняться следующее условие(4) 20. Это условие выполняется при/2. Такой фазовый сдвиг соответствует оптической разности хода /4. Реализовать такой сдвиг фаз можно за счет смещения первого 2 и третьего 6 отражателей вдоль оси падающих на них световых пучков, соответственно, на/8 и /8, так как световые пучки проходят первый 3 и второй 5 электрооптические фазовые элементы в прямом и обратном ходе. При подаче на управляющие электроды первого 3 и второго 5 электрооптических фазовых элементов управляющего напряжения происходит изменение показателя преломления электрооптического материала по закону 1 300 33 ,(5) 2 где 0 - показатель преломления обыкновенной волны в электрооптическом материале,приложенное напряжение,- расстояние между управляющими электродами электрооптического фазового элемента, 33 - электрооптический коэффициент знак определяется направлением электрического поля в первом 3 и втором 5 электрооптических фазовых 3 12857 1 2010.02.28 элементах. Изменение показателя преломления приводит к изменению длины оптического пути в резонаторе, а, следовательно, к изменению разности фаз между интерферирующими световыми волнами . При достижении величины управляющего напряжения равного 1(6) 43 630 разность фаз станет равной нулю и на выходе светоделителя 1 будет иметь место максимальное значение интенсивности света. Таким образом, вследствие того, что эффективность существующих многолучевых лазерных затворов (/ф где- величина интенсивности света переменного сигнала ф величина интенсивности фонового света) ограничена величиной светового фона, который является функцией коэффициента отражения зеркал, а они не могут быть равными единице, рассматриваемый электрооптический лазерный затвор имеет более высокую эффективность. Кроме того управляющее напряжение рассматриваемого лазерного затвора будет в 4 раза меньше чем у существующих. Источники информации Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.