Лазерный электрооптический затвор

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Институт электроники Национальной академии наук Беларуси(57) Лазерный электрооптический затвор, содержащий электрооптический модулятор Фабри-Перо, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен расположенными последовательно на входе первым анализатором поляризации светового пучка, первым вращателем плоскости поляризации светового пучка, состоящим из двух фазовых элементов /4, на выходе вторым вращателем плоскости поляризации светового пучка,состоящим из двух фазовых элементов /4, вторым анализатором поляризации светового пучка, синхронизатором световых пучков и глухим зеркалом, причем кристаллографические оси первого фазового элемента/4 первого вращателя плоскости поляризации светового пучка ориентированы под углом 45 как к осям второго фазового элемента /4, так и к главной плоскости первого анализатора поляризации светового пучка, а кристаллографические оси второго фазового элемента /4 второго вращателя плоскости поляризации светового пучка ориентированы под углом 45 как к осям его первого фазового элемента /4, так и к главной плоскости второго анализатора поляризации светового пучка, кроме того, кристаллографические оси второго фазового элемента /4 первого вращателя плоскости поляризации светового пучка и первого фазового элемента /4 второго вращателя плоскости поляризации светового пучка параллельны между собой. 4067 1 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 Фабри-Перо 1, который состоит из двух прозрачных электродов с высокоотражающими диэлектрическими покрытиями, между которыми помещен электрооптический кристалл. Такой модулятор не позволяет получить высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за светового шума, обусловленного наличием необходимой величины коэффициента отражения диэлектрических покрытий, и невозможности использовать многократные прохождения светового пучка через модулятор. Технической задачей изобретения является увеличение эффективности модуляции лазерного затвора на базе модуляторов Фабри-Перо. Поставленная техническая задача решается тем, что лазерный электрооптический затвор, содержащий электрооптический модулятор Фабри-Перо, снабжен расположенными последовательно на входе первым анализатором поляризации светового пучка, первым вращателем плоскости поляризации светового пучка,состоящим из двух фазовых элементов /4, на выходе вторым вращателем плоскости поляризации светового пучка, состоящим из двух фазовых элементов /4, вторым анализатором поляризации светового пучка, синхронизатором световых пучков и глухим зеркалом, причем кристаллографические оси первого фазового элемента /4 первого вращателя плоскости поляризации светового пучка ориентированы под углом 45 как к осям второго фазового элемента /4, так и к главной плоскости первого анализатора поляризации светового пучка, а кристаллографические оси второго фазового элемента /4 второго вращателя плоскости поляризации светового пучка ориентированы под углом 45 как к осям его первого фазового элемента /4, так и к главной плоскости второго анализатора поляризации светового пучка, кроме того, кристаллографические оси второго фазового элемента /4 первого вращателя плоскости поляризации светового пучка и первого фазового элемента /4 второго вращателя плоскости поляризации светового пучка параллельны между собой. Увеличение эффективности модуляции лазерного затвора достигается за счет оригинального решения вопроса поляризационной фильтрации паразитных световых пучков, возникающих вне модулятора ФабриПеро, и фазовой синхронизации пучков, поступающих в модулятор, что позволяет наиболее эффективно использовать электрооптический модулятор Фабри-Перо и достигать тех же характеристик, что и существующие устройства, но с меньшими (не менее 2-х раз) величинами управляющих напряжений. Причем качество выходного светового пучка будет выше, чем у существующих устройств. Сущность изобретения поясняется на фигуре, где 1 - первый анализатор поляризации светового пучка,2 - первый вращатель плоскости поляризации светового пучка,3 - первый фазовый элемент первого вращателя плоскости поляризации,4 - второй фазовый элемент первого вращателя плоскости поляризации,5 - электрооптический модулятор Фабри-Перо,6 - первое зеркало электрооптического модулятора Фабри-Перо,7 - электрооптический элемент модулятора Фабри-Перо,8 - второе зеркало электрооптического модулятора Фабри-Перо,9 - второй вращатель плоскости поляризации светового пучка,10 - первый фазовый элемент второго вращателя плоскости поляризации,11 - второй фазовый элемент второго вращателя плоскости поляризации,12 - второй анализатор поляризации светового пучка,13 - синхронизатор световых пучков,14 - глухое зеркало. Устройство содержит электрооптический модулятор Фабри-Перо 5, образованный зеркалами 6, 8 и электрооптическим элементом 7, оси наведенной анизотропии которого ориентированы под углом 45 к кристаллографическим осям ближайших фазовых элементов /4 4, 10 вращателей плоскости поляризации светового пучка 2, 9, которые в свою очередь повернуты на угол 45 по отношению к более дальним фазовым элементам /4 3, 11 вращателей плоскости поляризации светового пучка 2, 9 1, 12 - анализаторы поляризации световых пучков, главные плоскости которых ориентированы под углом 45 к кристаллографическим осям фазовых элементов /4 3, 11 вращателей плоскости поляризации светового пучка 2, 9 13 - синхронизатор световых пучков, одна из осей наведенной анизотропии которого параллельна главной плоскости второго анализатора поляризации светового пучка 12 и глухое зеркало 14. Электрооптический элемент 7 выполнен из электрооптического кристалла, например,-среза с врезными электродами. Зеркала 6, 8, 14 выполнены в виде диэлектрических зеркал. 2 4067 1 Фазовые элементы /4 вращателей плоскости поляризации светового пучка 3, 4, 10, 11 выполнены в виде плоскопараллельных пластин из кристаллического кварца. Анализаторы поляризации световых пучков 1, 12 выполнены в виде поляризационных призм Глана. Синхронизатор световых пучков 13 выполнен из электрооптического кристалла, например,-среза с врезными электродами. Лазерный электрооптический затвор работает следующим образом. В исходном состоянии падающий плоскополяризованный световой пучок, пройдя первый анализатор поляризации светового пучка 1 и первый вращатель плоскости поляризации светового пучка 2, падает на первое зеркало 6 электрооптического модулятора Фабри-Перо 5. Так как в исходном состоянии он пропускает минимум энергии падающего светового пучка, то основная энергия отражается и отфильтровывается первым анализатором поляризации светового пучка 1. Это является следствием того, что отраженный от первого зеркала электрооптического модулятора Фабри-Перо световой пучок при выходе в обратном направлении из первого фазового элемента 3 первого вращателя плоскости поляризации светового пучка 2 приобретает плоскость поляризации, перпендикулярную к плоскости поляризации падающего пучка. Таким образом, после второго зеркала 8 электрооптического модулятора Фабри-Перо 5 мы имеем световой пучок, интенсивность которого в 1/ раз ослаблена по сравнению с интенсивностью падающего на модулятор, гдеминимальный коэффициент светопропускания электрооптического модулятора Фабри-Перо. На выходе второго фазового элемента /4 11 второго вращателя плоскости поляризации светового пучка 9 плоскость поляризации параллельна плоскости поляризации падающего на модулятор светового пучка. Поэтому он проходит через второй анализатор поляризации светового пучка 12 и синхронизатор 13 в прямом и, испытав отражение от глухого зеркала 14, в обратном направлении. В итоге, пройдя второй вращатель плоскости поляризации светового пучка 9, он попадает на второе зеркало электрооптического модулятора Фабри-Перо 8. Так как электрооптический модулятор Фабри-Перо 5 пропускает минимум световой энергии, то основная энергия этого светового пучка отражается и отфильтровывается вторым анализатором поляризации светового пучка 12. Это является следствием того, что отраженный от второго зеркала 8 электрооптического модулятора Фабри-Перо 5 световой пучок при выходе из второго фазового элемента /4 11 второго вращателя плоскости поляризации светового пучка 9 приобретает плоскость поляризации, перпендикулярную к плоскости поляризации падающего пучка. Таким образом, в обратном ходе после первого зеркала электрооптического модулятора Фабри-Перо 6 получается световой пучок, интенсивность которого в 1/2 раз ослаблена по сравнению с интенсивностью падающего на модулятор светового пучка, что существенно повышает его эффективность. При подаче на управляющие электроды электрооптического элемента модулятора Фабри-Перо 7 управляющего напряжения его светопропускание становится максимальным . Поэтому, так как плоскость поляризации светового пучка на выходе второго вращателя плоскости поляризации светового пучка 9, состоящего из фазовых элементов /4 10, 11 параллельна плоскости поляризации падающего на электрооптический модулятор Фабри-Перо 5 светового пучка, то он проходит через все оптические элементы затвора в прямом и, испытав отражение от глухого зеркала 14, в обратном направлении. При этом на синхронизатор световых пучков 13 подается управляющее напряжение, позволяющее обеспечить между падающими на электрооптический модулятор Фабри-Перо 5 световыми пучками оптическую разность хода, кратную . Поэтому выходной световой пучок беспрепятственно проходит через первый анализатор поляризации светового пучка 1 в обратном направлении по пути входного пучка. Источники информации 1. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. - М. Мир. 1987. - С. 616. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66. 3