Электрооптическая модуляция

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]

Электрооптическая модуляция световых волн также подразделяется на два основных типа в зависимости от направления приложенного электрического поля. Если электрическое поле параллельно направлению распространения, то модуляция называется продольной. Если же электрическое поле перпендикулярно направлению распространения, то модуляцию называют поперечной. Рассмотрим ниже оба этих случая по отдельности. [c.298]

ПРОДОЛЬНАЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИЯ [c.298]

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]

Основной принцип электрооптической модуляции в диэлектрических волноводах заключается в отводе всей или части мощности из моды ТЕ (или ТМ) на входе в моду ТМ (или ТЕ) на выходе с помощью внешнего постоянного (или низкочастотного) электрического поля. Для определенности рассмотрим следующий случай преобразования мод ТМ — ТЕ. Такое преобразование происходит из-за возмущения функции диэлектрической проницаемости s(x), производимого внешним электрическим полем через электрооптический эффект. Пусть Де есть изменение тензора диэлектрической проницаемости (х), обусловленное наличием постоянного электрического поля. В соответствии с результатами, полученными в разд. 6.4 и [c.483]

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]

Рассмотрим электрооптическую модуляцию добротности резонатора на основе эффекта Поккельса. Предварительно поясним сущность самого эффекта. [c.326]

Значительно более быструю модуляцию добротности резонатора можно осуществлять, используя электрооптические затворы (см. 152). Действие этих затворов основано на практически безынерционном изменении или возникновении оптической анизотропии некоторых жидкостей и кристаллов под действием электрического поля. Относящийся к явлениям этого типа эффект Керра описан в 152. С этой же целью применяется и другое электрооптическое явление, так называемый эффект Поккельса, возникающий в кристаллах и столь же малоинерционный, как и эффект Керра. [c.790]

Из всего многообразия физических свойств важнейшими свойствами, характеризующими вещество как диэлектрик, являются электрические — поляризация, электропроводность, диэлектрические потери и т. д. Многие годы диэлектрики применялись в основном как изоляторы. Поэтому наибольшее значение имели их малые электропроводности и диэлектрические потери, высокая электрическая прочность. В современных условиях диэлектрики используют не только в качестве пассивных элементов различных электрических схем. С их помощью осуществляют преобразование механической и тепловой энергии в электрическую (пьезоэлектрики и пироэлектрики). Ряд диэлектриков находит применение для детектирования, усиления, модуляции электрических и оптических сигналов. При этом важную роль играют такие свойства, как фотоэффект, электрооптические и гальвано-магнитные явления. [c.271]

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]

В гл. 4 мы исследовали распространение электромагнитного излучения в анизотропных кристаллических средах. Было показано, что нормальные моды распространения можно определить из эллипсоида показателей преломления. В данной главе мы рассмотрим распространение оптического излучения в кристаллах при наличии внешнего электрического поля. Будет показано, что в некоторых типах кристаллов внешнее электрическое поле приводит к изменению как размеров, так и ориентации осей эллипсоида показателей преломления. Это явление называется электрооптическим эффектом. Электрооптический эффект представляет собой удобный и широко используемый способ управления фазой и интенсивностью оптического излучения. Такая модуляция находит многочисленные применения в различных устройствах, например для кодирования информации в оптических лучах, дефлекторах оптических пучков и спектральных перестраиваемых фильтрах. Некоторые из этих применений мы обсудим в следующей главе. [c.238]

РИС. 7.5. Зависимость коэффициента пропускания Т электрооптического модулятора со скрещенными поляризаторами от приложенного напряжения. Модулятор смещен в точку Г = х/2, что приводит к коэффициенту пропускания 50%. Малое синусоидальное приложенное напряжение обеспечивает модуляцию интенсивности на выходе относительно точки смешения. [c.261]

Электрооптические коэффициенты Гу/ и5,у /, определяемые выражением (7.1.2), в общем случае зависят от длины волны света, частоты модуляции и температуры кристалла. Эти коэффициенты непосредственно связаны с нелинейными тензорами восприимчивости и могут быть рассчитаны с помощью квантовой теории [c.283]

Выше при рассмотрении электрооптических модуляторов, в частности с поперечной геометрией (рис. 8.2), было показано, что модуляция пропорциональна длине взаимодействия L. Если — амплитуда модулирующего напряжения и на модулятор подано соответствующее смещающее напряжение, то глубину фазовой модуляции (8.1.8) можно записать в виде [c.310]

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

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]

Для измерений обычно применяется пучок Не-Не лазера (Л = = 633 нм) диаметром 0,1-ь1 мм. Быстродействие определяется скоростью измерения параметров Д и и для ряда эллипсометров с механическим вращением поляризатора и анализатора составляет примерно 1 мс. При использовании электрооптической модуляции параметров эллипса поляризации светового пучка [4.36] быстродействие может быть улучшено на несколько порядков. Если же отраженный пучок с помощью неподвижного анализатора (например, призмы Волластона) делится на две части (поляризованные в плоскости падения и плоскости поверхности) и детектируется двумя фотоприемниками, быстродействие может быть доведено до 1 пс или менее [4.37]. Диапазон измеряемых температур достигает и превышает 1000 К. Термометрия поверхности металлов проводилась в диапазоне до 2000 К [4.38]. Предпринимаются попытки использовать эллипсометрию для измерения температуры структур в установкам молекулярно-лучевой эпитаксии [4.39]. В целом, однако, перспективы применения эллипсометрического метода для температурных измерений в технологическом контроле в настоящее время не определены. [c.106]

Акустооптическая и электрооптическая модуляция добротности (сопоставление). В табл. 3.3 сопоставляются основные характеристики акустооптических и электрооптических затворов. Из таблицы видно, что минимальные потери (потери в открытом состоянии затвора) в случае акустооптических затворов примерно на порядок ниже, чем у элек [c.333]

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]

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]

В настоящее время большое внимание исследователей привлекает оптоэлектронная технология, основанная на свойствах пористого кремния, Например, для улучшения коэффициента эмиссии светодиодов на основе пористого кремния методом электрохимического осаждения вводят в матрицу такие металлы, как Аи, Си, Ni или проводящие полимеры. Широкое применение в будущем может найти нанокомпозиг пористый кремний - жидкие нематические кристаллы, В этих материалах наблюдаются новые электрооптические эффекты, связанные с модуляцией коэффициента поглощения жидких нанокрисгаллов, что позволяет осуществлять прецизионный контроль оптических свойств всей системы в целом. Возможность синтезирования модулированных структур открывает путь в совершенно новый мир структур, которым можно придавать желаемые свойства. Например, разработан новый технологический процесс полимеризационного наполнения полиолефинов. Метод заключа- [c.171]

РИС. 7.8. Образец УЫЬОз в виде прямоугольного стержня, используемый в качестве электрооптического кристалла для модуляции фазы. Модулирующее высокочастотное поле поляризовано вдоль оси г и распространяется вдоль оси у. [c.270]

МЫ координат. Поле высокочастотной волны и оптический пучок распространяются вдоль оси z (с-оси) кристалла. Пусть этот кристалл помещен между двумя скрещенными поляризаторами. Кристалл GaSe имеет группу симметрии 6m2. Используя табл. 7.2, находим, что электрооптический коэффициент, ответственный за связь X- и J-составляющих оптической волны, равен = г 2 "22-Таким образом, в соответствии с (7.4.29) и (7.4.39) индекс амплитудной модуляции можно записать в виде [c.275]

Прежде чем приступить к анализу экспериментальных электрооптических коэффициентов, следует в какой-то степени познакомиться с тем, как эти данные получают. Большинство общепринятых методов определения электрооптических коэффициентов заключается в измерении изменений фазы света и интенсивностей побочных максимумов. Все изменения фазы (7.3.11) и интенсивностей в побочных максимумах (7.3.15) непосредственно связаны с соответствующими электрооптическими коэффициентами. Оба метода измерений обычно реализуются при квазиэлектростатических условиях, т. е. при частотах модуляции, которые много ниже фундаментальных частот акустических резонансов образца. При этих условиях кристалл может свободно деформироваться в соответствии с законами пьезоэлектричества и изменение напряжения в нем отслеживает модуляцию поля. Измеренный таким образом электро-оптический коэффициент обозначают через гТ , (низкочастотный ко- фициент). Если частота действующего электрического поля много выше фундаментальных частот акустических резонансов, то кристалл не деформируется и является фактически сжатым (т. е. находится при постоянном сжатии). В этом случае измеренный электро- [c.284]

Приведенные выше два примера показывают, что величина индекса (или глубины) модуляции пропорциональна приложенному напряжению. Полуволновые напряжения прямо пропорциональны длине волны света и обратно пропорциональны электрооптическо-му коэффициенту. Для света в видимом диапазоне длин волн эти напряжения имеют величину порядка нескольких киловатт. Увеличение толщины пластинки приводит к увеличению длины взаимодействия, но и к уменьшению напряженности электрического поля. Следовательно, полное увеличение модуляции за счет увеличения толщины пластинки при продольной модуляции отсутствует. Для излучения ИК-диапазона из-за большой длины волны света (скажем, 10,6 мкм) возникает необходимость в приложении высоких напряжений. Продольные модуляторы используются только тогда, когда требуются большие площади устройства и большое поле зрения. Можно показать, что угол поля зрения продольного модулятора из Z-среза кристалла с группой симметрии 43т составляет почти 2тг (см. задачу 8.1). [c.303]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...