Электрооптическая модуляция свет

Электрооптическая модуляция света. Если к кристаллу приложить сильное электрическое поле, то из-за изменения показателя преломления деформируется оптическая индикатриса. Зависимость показателя преломления световой волны, распространяющейся в кристалле, от приложенного электрического поля нашла важное практическое применение для модуляции света. Анизотропный кристалл в переменном электрическом поле, расположенный между [c.287]

В описанной схеме электрооптической модуляции света внешнее электрическое поле было направлено перпендикулярно направлению распространения света и поэтому данный модулятор называется поперечным амплитудным модулятором света. Модулирующее поле может быть направлено также и по направлению распространения света. Соответствующая схема модуляции называется продольной. [c.288]

В разд. 7.3 мы кратко рассмотрели электрооптическую модуляцию света в z-срезе пластинки из KDP (поверхность пластинки перпендикулярна с-оси кристалла). Принцип действия здесь основан на изменении эллипсоида показателей преломления под действием внешнего электрического поля. При распространении линейно-поляризованных нормальных мод через такую пластинку показатель преломления будет зависеть от напряженности поля. Очевидно, что фазовый сдвиг этих нормальных мод при прохождении через кристалл зависит от показателя преломления. После прохождения в кристалле расстояния L волна претерпевает следующий фазовый сдвиг благодаря наложенному электрическому полю [c.297]

В гл. 9 было показано, что при взаимодействии световых пучков со звуковой волной в фотоупругой среде возникает много интересных явлений. Эти явления (например, брэгговская дифракция) могут быть использованы при создании модуляторов света, дефлекторов пучков, перестраиваемых фильтров, анализаторов спектра и устройств обработки сигналов. Использование акустооптического взаимодействия позволяет модулировать лазерное излучение или обрабатывать с высокой скоростью информацию, переносимую излучением, поскольку при этом отпадает необходимость в использовании каких-либо механических перемещающихся элементов. Это свойство аналогично электрооптической модуляции с той лишь разницей, что при акустооптическом взаимодействии вместо постоянных полей применяются ВЧ-поля. Последние достижения в применениях акустооптических устройств обусловлены главным образом наличием лазеров, которые генерируют интенсивные когерентные световые пучки, развитием эффективных широкополосных преобразователей, генерирующих упругие волны с частотами вплоть до микроволновых, а также открытием веществ, обладающих замечательными упругими и оптическими свойствами. В данной главе мы изучим различные устройства, основанные на брэгговской дифракции. Будут рассмотрены их характеристики пропускания, эффективность дифракции, рабочая полоса частот и другие параметры. [c.393]

Модуляцию интенсивности излучения искрового источника (или солнечного света) с помощью механического затвора или вращающегося зеркала использовали еще Физо и Майкельсон, применившие оптические импульсы для измерения скорости света. Применение электрооптических затворов (сейчас их быстродействие доведено до единиц пикосекунд) позволило принципиально усовершенствовать эту технику. Быстрая электрооптическая модуляция используется и в современных пикосекундных лазерных системах. Однако она играет здесь скорее вспомогательную роль — пиковая мощность получае- [c.11]

Модуляция света на основе продольного электрооптического эффекта в деформированной пластине керамики. [c.3]

Модуляция света на основе поперечного электрооптического эффекта [c.63]

Таким образом, в рассматриваемом случае в пределе больших частот амплитуда модуляции света не зависит от положения плоскости заряда в объеме кристалла и обратно пропорциональна пространственной частоте. Сравнивая (7.67) с аналогичной формулой (7.59) для продольного электрооптического эффекта, отметим, что эти формулы совпадают с точностью до различий в электрооптических коэффициентах Л],2 и Bi,2, когда при продольном эффекте Zq = О, т. е. заряд располагается на поверхности кристалла. Как отмечалось, выше, при таком положении заряда нет компенсации модуляции, приобретаемой светом в различных частях кристалла. С этим в. (7.59) связан множитель е- . При поперечном электрооптическом [c.152]

Рассмотрим теперь объемное распределение заряда для случая поперечного электрооптического эффекта. Как и раньше, будем полагать, что электрооптический кристалл включен в двухслойную структуру, показанную на рис. 7.4, а заряд находится в объеме кристалла в слое толщиной da, примыкающем к границе раздела между кристаллом и изолирующим слоем 1. Заряд представляет собой синусоидальную зарядовую решетку с амплитудой р, которая постоянна по толщине заряженного слоя. Зависимости ф1,з можно получить, просуммировав вклады в модуляцию света всех слоев объемного заряда. Для этого проинтегрируем (7.67) по переменной Zo и получим [7.10] [c.153]

Рис. 7.5. Модуляция света электрооптическим кристаллом

А, — длина волны проходящего света. Чем ниже [Ух/г, тем меньшие напряжения необходимы для модуляции света данным кристаллом, и тем больший интерес он представляет для электрооптики. Напряжение и%12 связано с электрооптическим коэффициентом г. Согласно выражению (25.2) [c.257]

Принцип действия управляемого фильтра также состоит в изменении толщины пластинок в отношении 1 2 4, т. е. в изменении и поддерживании в таком отношении разности хода. Это достигается в управляемых светофильтрах путем регулирования напряжения на электрооптических кристаллах. Введенные в систему пластинки АВР позволяют при действии на них электрического поля смещать и изменять ширину пропускания фильтра от долей ангстрема до нескольких сотен ангстрем кроме того, полосу пропускания можно сместить в любую желаемую область. Используя управляемые светофильтры, по-видимому, можно осуществить частотную модуляцию света. [c.208]

Одна область, имеющая существенное прикладное значение, затронута здесь лишь поверхностно — это модуляция света с помощью акустооптического или электрооптического эффекта. Работ, посвященных этому вопросу, достаточно для написания отдельной книги поэтому мы предпочитаем оставить систематическое изложение этого вопроса более компетентному автору. [c.14]

Модуляторы широкополосных систем должны воспринимать электрические модулирующие сигналы с частотами до сотен или даже тысяч мегагерц. Это позволило бы одновременно передавать десятки или даже сотни телевизионных программ. Поэтому физическое явление, на основе которого работает модулятор, должно обладать свойством достаточного быстродействия. В электрооптическом и магнитооптическом эффектах такими быстродействующими факторами являются электрическое и магнитное ноля. Температурные и большинство механических методов модуляции света являются слишком медленными. В будущем, тем не менее, можно рассчитывать применить для наших целей ультразвуковые колебания, механические по своей природе. [c.75]

Электрооптические и магнитооптические эффекты находят применение преимущественно в системах модуляции и сканирования света. Естественная оптическая активность широко используется в пищевой и химической промышленности для контроля качества различных веществ, в основном, растворов. [c.111]

Электролюминесценция 360 Электрооптическая модуляция света 287, 288 Эллинсометрия 64 Эффект Вавилова — Черенкова 39 [c.429]

Объясним принцип модуляции света на основе линейного элект-рооптического явления. Для простоты рассмотрим кубический кристалл, обладающий изотропным показателем преломления п. На рис. 12.2 показан простейший электрооптический модулятор света. Кристалл с приложенным вдоль оси х напряжением Ej, помещен между скрещенными поляризаторами. На такую систему направляется свет, распространяющийся вдоль оси г. Расположим поляризатор Ml так, чтобы входящее в кристалл излучение было поляризовано под углом 45° по отношению к полю Е . Тогда падающий на кристалл свет имеет равные компоненты поля Е по осям X я у. Приложенное вдоль оси х электрическое поле вызовет определенную разность показателей преломления Ап для компонент светового поля по осям хну. Если длину кристалла по оси z обозначить через /, то возникшая разность фаз между компонентами светового вектора вдоль осей х а у по выходе света из кристалла [c.287]

До сих пор при рассмотрении электрооптической модуляции предполагалось, что фаза электромагнитной волны, выходящей из элек-трооптического кристалла, определяется мгновенными значениями внешнего электрического поля. Понятно, что это предположение теряет силу, когда поле, действующее на кристалл, является переменным с достаточно высокой частотой. В этом случае за время прохождения света через кристалл внешнее электрическое поле может существенно измениться (и даже несколько раз поменять знак) и полная задержка (или изменение фазы) окажется очень малой. Высокочастотные модуляции особенно важны для систем оптической связи с большой скоростью передачи информации, в которых модулирующее поле может осциллировать на частотах микроволнового диапазона. Для учета этих высокочастотных эффектов при электрооптической модуляции необходимо рассмотреть распространение света в кристаллах при наличии электрических полей, изменяющихся как во времени, так и в пространстве. [c.264]

В гл. 7 мы рассмотрели электрооптические эффекты в кристаллах, т. е. вопрос о том, как внешнее электрическое поле влияет на распространение электромагнитного излучения. Эти эффекты можно использовать для создания модуляторов света, перестраиваемых спектральных фильтров, электрооптических фильтров, сканирующих устройств и т. п. Электрооптическая модуляция позволяет управлять лазерным пучком или контролировать сигнал излучения с высокой скоростью (вплоть до частоты в несколько гигагерц), поскольку при этом не используется механическое перемещение элементов. В данной главе мы рассмотрим различные такие устройства, их характеристики и принципы действия. Рассмотрим также некоторые важные особенности их конструирования. В гл. 11 мы обсудим электрооптические приборы на основе направляемых волн, такие, как модуляторы и согласующие устройства. [c.297]

Модуляцяя света ори фазовых переходах в жидких кристаллах 2.4 4. Электрооптические эффекты в смектических кристаллах и [c.4]

На Практике в большинстве случаев оптически управляемый ПВМС приходится создавать на основе многослойной структуры в которой используется тот же электрооптический материал, что н в эдектрически управляемых ПВМС. Связано эго с тем, что так li не найдено фоточувствительных модулирующих сред с приемлемыми характеристиками и е высокой эффективностью модуляции свет с длиной волны, отличной от длины волны управляющего оптического сигнала, а также способных обеспечить усиление Яркости изображений на той же длине волны [c.37]

Повышение скорости модуляции света при заданной эффективности модуляции возможно лишь при увеличении амплитуды управляющего напряжения. Этот факт, а также некоторая задержка электрооптического отклика обусловлены затратами энергии на образование и переориентацию доменных стенок. Как показали измерения, при длительности электрических импульсов около 2 МКС их амплитуда, соответствуюш,ая полуволновому на-прях<ению, равна 450 В на апертуре элемента 200X200 мкм для керамики состава 9/65/35. Таким образом, электрическое поле в образце (22,5 кВ/см) более чем в 2 раза превышает полувол-иоаое, измеренное в квазистатическом режиме (8,5 кВ/см —см. рис. 2.7). При меньших длительностях управляющих импульсов достижение высокого значения эффективности модуляции саета возможно только При резком возрастании амплитуды импульса — почти до 600 В При длительности около 1 мкс. [c.66]

Среди различных типов оптически управляемых ПВМС наиболее известны устройства, представляющие собой многослойную Структуру, заключенную между прозрачными электродами. Одним из слоев является фоточувствительнып (обычно полупроводниковый), а другим—электрооптический. В нем непосредственно и осуществляется модуляция света в результате изменения дву-лучепреломления, оптической активности и других оптических свойств при освещении структуры, когда электрические параметры фотопроводника локально изменяются и происходит соответствующее изменение напряжения на других слоях освещенного участка ПВМС. Это структуры на основе электрооптических кристаллов, известные как фототитус , пром , приз , жидких кристаллов, термопластиков, эластомеров и др. [c.125]

Механизм явления связан с образованием в полупроподиико-вом кристалле под действием экспонирующего излучения относительно неподвижного объемного заряда положитель([0 заряженных доноров, в то время как подвижные электроны (их подвижность в 10 раз больше подвижности дырок) накапливаются вблизи положительного электрода. При достаточной толщине объемного заряда (170. .. 100 мкм) поперечная составляющая электрического поля, обра,дуемая градиентами освещенности в поперечном ссчении светового пучка (в плоскости полупроводниковой пластины), при указанном выше срезе кристалла приводит к эффективному изменению его показателя преломления в результате поперечного электрооптического эффекта. Характерно, что продольная составляющая поля в этом случае не приводит к модуляции света. В результате наблюдается подавление в преобразованном изображении крупных деталей и подчеркивание мелких, для которых действие поперечного электроонти ческого 1го (Я выражается сильнее. Соответстве1пго дифракционная Эффективность модуляции света спадает здесь на более высоких пространственных частотах. [c.139]

Анализ работы фотоэлектрических МДП-структур, а также прома . показывает, что с экранированием электрического поля в объеме полупроводника возрастает напряжение на диэлектрических слоях структуры МДП. Поэтому использование эффективного электрооптлческого диэлектрика могло бы позволить добиться аналогичного (с точки зрения пространственной модуляции света) эффекта, а при параметрах его, лучших по сравнению е кристаллами силиката висмута и им подобными, обеспечить более высокие характеристики модуляции света. Удовлетворить такому условию оказалось возможным при использовании в качестве диэлектрика слоя нематического ЖК или электрооптической керамики. [c.167]

В ПВМС модуляция света осуществляется электрооптическими кристаллами, которые в присутствии электрического поля становятся анизотропными и пространственно неоднородными. Поэтому рассмотрим более подробно, как свет взаимодействует с анизотропной средой. В кристаллооптике такое взаимодействие характеризуется тензором диэлектрической непроницаемости а, который связывает напряженность электрического поля световой волны А с ее вектором электрической индукции D А = tD. Тензор а является обратным к тензору диэлектрической проницаемости ё, аё = 1, он, как и ё, — симметричный тензор второго ранга. Будем предполагать, что свет в кристалле не поглощается. Поскольку среди кристаллов, используемых в ПВМС, имеются оптически активные, рассмотрим достаточно общий случай двулучепреломляющего оптически активного кристалла без поглощения, для которого можно записать [7.8] [c.133]

В отличие от главы 3, где рассматривалось электрическое поле в элек--трооптическом кристалле без учета в явном виде граничных условий, здесь нам необходимо в достаточно общем виде учесть ограниченность кристалла по толщине, наличие в структуре модулятора электродов и диэлектрических слоев, для чего необходимо ввести соответствующие граничные условия. Как будет показано ниже, результаты, полученные в главе 3 и в данном разделе для попереч- ного электрооптического эффекта, совпадают в пределе больших пространственных частот, когда vd > 1. Вместе с тем граничные условия существенно влияют на форму передаточной характеристики при малых пространственных частотах и особенно в случае продольного электрооптического эффекта, для которого при неограниченном кристалле пространственная модуляция света вообще невозможна. [c.146]

Напомним ещё раЗ с чём связаны основныё различия в зависимостях амплитуды модуляции света от положения заряда в кристалле при продольном и поперечном электрооптических эффектах. Из (7.66) следует, что в точках кристалла, симметричных относительно плоскости заряда (в нашем случае в точках (х, z) и (х, —z)), продольные и поперечные компоненты поля равны по модулю. Продольные компонеты в этих точках имеют противоположные знаки, а поперечные — одинаковые. В силу этого при интегрировании (7-56) набег фаз, которые получает световая волна при распростралени в кристалле за счет продольного электрооптического эффекта слева от плоскости заряда, полностью компенсируется набегом фаз, которые свет приобретает справа от этой плоскости. В результате для продольного эффекта (pi, = 0. когда заряд находится в центре кристалла. В силу того что поперечные компоненты имеют одинаковые знаки слева и справа от плоскости заряда, при поперечном электро-оптическом эффекте такой компенсации нет. Поэтому в результате интегрирования (7.62) получаем ф1,2 =5 0. [c.152]

При изготовлении модулятора ПРОМ пластина вырезается из кристалла так, чтобы нормаль к ее поверхности совпадала с осью кристалла [100]. Пластины такого среза дают возможность использовать для модуляции света продольный электрооптический эффект см. раздел 7.3). Как правило, пластины изготавливаются не плоскопараллельными, а в виде клина, с углом между поверхностями порядка Г. Это делается, чтобы избежать попадания отраженного от поверхности кристаллической пластины света в область, где формируется считываемое изображение. Пластины могут быть изготовлены различной средней толщины, как правило, от 0.25 до 1 мм. После обработки поверхностей до оптического качества пластина покрывается изолирующими диэлектрическими слоями полипараксилилена. Их толщина Зч-lO мкм. Затем на слои диэлектрика с двух сторон наносятся прозрачные электроды. Они изготавливаются вакуумным напылением Pt или 1ПзОз. [c.161]

На практике в большинстве случаев модуляция света осуществляется за счет сдвига фаз в электрооптическом модуляторе, находящемся вне резонатора. За счет относительного сдвига фаз волн, поляризованных вдоль двух главных осей электрооп-тического кристалла, свет (в зависимости от его поляризации на входе) можно модулировать по поляризации, по интенсивности или по фазе. В большинстве случаев достаточно знать электрооптический сдвиг фаз, чтобы определить коэффициент модуляции любого типа. Здесь мы изложим способ определения СВЧ-сдвига фаз путем измерений на постоянном токе. Метод сводится к определению характеристик модулятора, а не к измерению параметров модуляции пучка света при данных условиях работы и при данном виде модуляции. [c.488]

Электрооптически м эффектом называют изменение комплексной диэлектрической проницаемости в оптическом диапазоне под действием электрического поля. Это явление используется для модуляции света и управления световым лучом. Материалы, предназначенные для использования их электрооптического эффекта, называют электрооптическими. [c.255]

Возможно также использование поперечного электрооптиче-ского эффекта, когда свет в кристалле распространяется перпендикулярно оптической оси принцип работы модулятора остается прежним. Электрооптические модуляторы имеют весьма малую инерционность, что позволяет осуществлять модуляцию с частотой до нескольких десятков гигагерц. В настоящее время промышленность выпускает модуляторы такого типа, работающие как в видимой, так и в ближней ИК областях спектра (табл. 2). [c.73]

Из многочисл. магнитооптич. эффектов для М. с. наиб, применение нашел Фарадея эффект в прозрачных веществах. Периодически меняющееся магн. поле приводит к периодич. изменению угла вращения плоскости поляризации света, прошедшего через магнитооптич. элемент, помещённый в магн. поле. Угол поворота плоскости поляризации пропорц. длине пути света в веществе и при достаточной прозрачности среды может быть сделан сколь угодно большим. Важной особенностью магнитооптич. модуляторов является постоянство коэф. удельного вращения плоскости поляризации в ИК-диапаэоие длин волн. Это повышает конкурентоспособность магнитооптич. устройств при больших длинах волн оптич. излучения по сравнению с электрооптическими, в к-рых управляющее напряжение линейно возрастает с увеличением длины волны света. В магнитооптич. модуляторах света удаётся достичь глубины модуляции 40% на частотах модуляции до 10 Гц. [c.184]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...