Применения электрооптических кристаллов

ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛОВ [c.206]

Различные физические явления оказываются часто очень тесно связанными. Выше мы уже видели, как электрическая поляризация связана с тепловыми и механическими воздействиями (пироэффект и пьезоэффект). Электрическая поляризация обуславливает многие оптические свойства кристаллов, а ее изменения (под действием внешнего или спонтанного поля) приводят к изменению их оптических характеристик. Явления, обусловленные связью электрических и оптических свойств, носят название электрооптических. В некоторых кристаллах эта связь выражена довольно сильно, что позволяет использовать их электрооптические свойства на практике. Такое применение стало особенно широким последнее время в связи с развитием квантовой электроники электрооптические кристаллы применяются для управления пучками мош,ных когерентных источников света (квантовых генераторов) — лазеров. [c.186]

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]

Напряженность электростатического поля Земли 130 В/м. Это значение для большинства средств и объектов измерений находится внутри области нормальных условий. Жесткие требования к напряженности электростатического поля возникают лишь в отдельных случаях, например при использовании неэкранированных кристаллов в электрооптических устройствах, при измерении или применении тонких волокон, лент и т. п. Для большинства средств измерений нормальный предел напряженности электростатического поля может быть расширен до 0,5. .. 1 кВ/м. [c.141]

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]

Д44), которая для всех известных кристаллов, кроме PMN, близка к нулю. В последних наблюдается значительный продольный электрооптический эффект, что делает их весьма перспективными для применения в электро- [c.92]

Известно, что голограммы можно записывать на самых разнообразных материалах, включая электрооптические кристаллы и термопластические пленки. В работе [19] дан исчерпывающий обзор некоторых из этих материалов, получивших наиболее практическое применение среди них все еще выделяются галогенидосеребряные фотографические материалы благодаря своей надежности, доступности, высокой чувствительности и вообще хорошим характеристикам. Хотя они и требуют некоторого времени для обработки и при нормальном использовании не обладают способностью к дополнительной записи или стиранию, они продолжают оправдывать прозвище единственный друг голографиста . В этом разделе мы рассмотрим методы получения большинства из доступных в настоящее время промышленных материалов и попытаемся указать некоторые направления будущего прогресса. [c.381]

Дж/см к синему записывающему свету (420- -460 нм). Анализ показывает, что такая чувствительность близка к теоретическому пределу для ПВМС, в которых для модуляции считывающего света используется электрооптический эффект в кристаллах. Предельная чувствительность таких модуляторов, оцениваемая для пространственных частот, соответствующих разрешающей способности ПВМС, зависит только от произведения диэлектрической проницаемости Электрооптического кристалла на его полуволновое напряжение. Хотя каждый из этих параметров в отдельности может значительно изменяться от кристалла к кристаллу, их произведение для подавляющего большинства кристаллов остается в пределах порядка величины. В такой ситуации решением проблемы увеличения чувствительности электрооптических ПВМС может быть применение усилителя яркости записываемых изображений. В качестве такого усилителя может быть использован электронно-оптический преобразователь (ЭОП) или телевизионная система [8.50—8.56]. [c.180]

В этих ПВМС в качестве элемента, осуществляющего модуляцию считывающего света, используется пластина электрооптического кристалла ДКДР (дейтерированный дигидрофосфат). Они имеют различные конструкцию и области применения, однако использование в них одного электрооптического кристалла позволяет рассматривать их совместно. [c.188]

Из числа материалов, практически используемых в промышленном производстве электрооптических приборов управления лазерными пучками (см. 7.4, 7.5), исторически наиболее широкое применение нашли кристаллы KDP и DKDP. Освоенность технологии и высокое оптическое совершенство в сочетании с размерами, обеспечивающ,ими изготовление элементов любой требуемой апертуры, обусловили сохранение этими кристаллами своего положения, несмотря на необходимость герметизации электрооптических элементов. Выращиваемые из расплава нерастворимые кристаллы ниобата и танталата лития также успешно используются в электрооптической технике. В этом случае ограничивающ,им обстоятельством является индуцируемое светом изменение рефракции. Для остальных кристаллов, приведенных в табл. 7.1, не преодолены до конца трудности технологического характера. Более подробно характеристики конкретных электрооптических материалов будут рассмотрены при описании соответствующих объемных и интегральных приборов. [c.201]

В табл. 25.1 приведены параметры некоторых электрооптических кристаллов. Промышленное применение нашли лишь четыре из них дигидрофосфат (KDP) и дидейтерофосфат калия (DKDP), ниобат и таиталат лития. [c.258]

Электрооптические кристаллы находят широкое практическое применение. Из них изготовляются оптические затворы и модуляторы для передачи информации с использованием лазерного пучка, генерации гигантских импульсов излучения. Модуляторы света применяются в световой связи, в светодальномерах, в устройствах звукозаписи звукового кино, в цветном телевидении, в автоматических поляриметрах, в устройствах скоростной фото- и киносъемки и пр. Электрооптические преобразователи используются в управляемых узкополосных интерференционно-поляризационных светофильтрах, в устройствах для измерения высоких напряжений, в оптических элементах счетно-решаюших систем. Создавая неоднородное электрическое ноле в электрооптическом кристалле, можно эффективно изменять направление распространяюш,егося в нем светового пучка. Остановимся кратко на некоторых из перечисленных применений. [c.206]

Лазерная гравировальная установка. Она создана на базе электрогравировального автомата и предназначена для изготовления типографских форм на неметаллической основе. Применение вместо обычно используемого резца сфокусированного лазерного луча позволяет увеличить производительность технологического процесса примерно в пять раз, улучшить повторяемость качества изготовленных клише при высоких линиатурах, эксплуатационную долговечность и надежность. Интенсивность луча модулируется с помощью электрооптического модулятора МЛ-7 на основе кристалла арсенида галлия. [c.314]

Наиболее важные практические приложения жидких кристаллов основаны на их электрооптических свойствах. Жидкие кристаллы широко используются в электронных часах, калькуляторах, телевизорах в качестве индикаторов и табло для отображения информации и др. В комбинации с фоточ вствительными полупроводниковы 1и слоями жидкие кристаллы применяются в качестве усилителей, преобразователей изображений, устройств оптической обработки информации. В последние годы все более широкое применение находят жидкокристаллические композиты в сочетании с полимерами. [c.50]

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]

Существует много веществ, оптические свойства которых зависят как от направления распространения, так и от поляризации световых волн. К оптически анизотропным материалам относятся кристаллы, например кальцит, кварц и KDP, а также жидкие кристаллы. Эти материалы характеризуются многими необычными оптическими свойствами, такими, как двойное лучепреломление, оптическое вращение плоскости поляризации, поляризационные эффекты, коническая рефракция, электрооптические и акустооптические эффекты. Анизотропные кристаллы используются во многих оптических устройствах, например в призменных поляризаторах, поляризационных пластинах и в двулучепреломляющих фильтрах. Анизотропные нелинейные вещества используются также для достижения фазового синхронизма при генерации второй гармоники. Таким образом, очевидно, сколь важным для практического применения этих свойств является четкое представление о процессе распространения света в анизотропных средах. Данная глава целиком посвящена изучению распространения электромагнитного излучения в этих средах. [c.78]

В последнем разделе уже упоминалось, что возникновение электро-оптического эффекта обусловлено перераспределением зарядов под действием внешнего электрического поля. Поэтому можно ожидать, что электрооптический эффект будет зависеть от отношения величин внешнего и внутриатомного электрических полей, последнее из которых связывает такие заряженные частицы, как электроны и ионы. В большинстве практических применений электроопти-ческого эффекта внешнее электрическое поле оказывается меньше внутриатомного электрического поля, величина которого обычно составляет 10 В/см. Поэтому следует ожидать, что квадратичный эффект будет существенно меньше линейного, и при наличии линейного эффекта им, как правило, пренебрегают. Однако в кристаллах с центросимметричной точечной группой линейный электрооптический эффект исчезает и преобладающим становится квадратичный электрооптический эффект. Для доказательства последнего утверждения рассмотрим пространственную инверсию кристалла. [c.241]

Для целей управления лазерным излучением первыми начали применяться кристаллы гидрофосфата калия КНгРОДКВР) и аналоги на его основе, в которых калий замещается группой аммония, а водород — тяжелым изотопом — дейтерием. Кристаллы типа KDP выращиваются из водных растворов, технология их выращивания достигла высокого уровня и продолжает совершенствоваться. Получаемые кристаллы KDP высокого оптического качества до настоящего времени находят широкое применение. Однако этим кристаллам свойственны недостатки, и основной из них — сравнительно низкие электрооптическпе и нелинейные коэффициенты, ответственные за электрооптический эффект и генерацию второй гармоники (ГВГ). [c.8]

За последние несколько лет были синтезированы и достаточно подробно исследованы сегнетоэлектрические монокристаллы ниобатов и танталатов щелочноземельных металлов, обладающие высокими электрооптическими, пьезоэлектрическими, пироэлектрическими и нелинейными свойствами. Физические свойства этих кристаллов обусловливают возможности их широкого применения в приборах для модуляции, отклонения и преобразования частоты лазерного излучения, а также в параметрических генераторах света. Кристаллы этого класса соединений имеют нелинейные и эпектроонтические коэффициенты, намного превышающие коэффициенты других кристаллов. Достаточно сказать, что на кристаллах ниобата бария-натрия достигнуто 100%-ное преобразование излучения с длиной волны Я = 1,06 мкм в излучение с Я = 0,53 мкм, а кристаллы твердого раствора ниобата бария-стронция имеют величину полуволнового напряжения 80 В, что в 40 раз меньше, чем у ниобата лития и танталата лития, и в 100 раз меньше, чем у широко применяемых кристаллов гидрофосфата калия. [c.8]

В начале 60-х годов Г. А. Смоленский с сотрудниками [1—4] открыли семейство сегнетоэлектриков сложного состава со структурой перовскита. Позднее некоторые из них были получены в монокристаллическом состоянии, что позволило подробно изучить диэлектрические, оптические и электрооптические свойства этих соединений. Оказалось, что сегнетоэлектрические кристаллы PbsZnNbaOg и PbjMgNbaOg обладают значительным квадратичным электрооптическим эффектом. Отличительной особенностью этих соединений является размытый фазовый переход, который определяет релаксационный характер диэлектрической проницаемости и электрооптического эффекта. Кристалл PbaZnNbaOg и его магниевый аналог могут быть получены достаточно крупных размеров и хорошего оптического качества, что выгодно отличает их от кристаллов КТН. Последнее обстоятельство обусловливает их практическое применение в электрооптических модуляторах и дефлекторах света. [c.66]

Более того, квадратичность эффекта в исследованных кристаллах позволяет значительно снизить F /z приложением постоянного смещающего поля. Кристаллы PZN и PMN несколько уступают по своим электрооптическим свойствам кристаллам КТН. Однако технология выращивания оптически однородных кристаллов PZN и PMN значительно проще, чем технология выращивания КТН. Как известно, неоднородность кристаллов КТН является основным препятствием для их практического применения. [c.73]

Для применения НБН в качестве электрооптических и нелинейно-оптических элементов в лазерных системах необходимо иметь монодоменные кристаллы. С этой целью производится их монодоменизация — нагрев и охлаждение до комнатной температуры в постоянном электрическом [c.217]

Рассмотрим следующий вопрос, весьма важный для практического применения кристаллов BaTiOg. При использовании ФРК в качестве сред для динамической голографии наибольший интерес представляют, как правило, внутримодовые процессы дифракции, происходящие с сохранением поляризации светового пучка. Однако в рассмотренной выше ориентации (рис. 5.7) рекордно большой электрооптический коэффициент фактически оказывается бесполезным с точки зрения интересующих нас внутримодовых дифракционных процессов. Оказалось, что его удается использовать при существенно несимметричной схеме записи, впервые предложенной в [5.29]. [c.91]

Таким образом, анализатор позволяет увеличить сигнал/шум в (То + sin Афо) раз. Для достижения максимального его значения необходимо, чтобы в среднем двулучепреломление как самого кристалла ПВМС, так и других оптических элементов, через которые проходит считывающий свет до анализатора, было минимальным. На практике применением анализатора удается достичь степени подавления ореола в 10 —10 раз. При этом в ПВМС с продольным электрооптическим эффектом применяются специальные меры для компенсации среднего двулучепреломления, а в ПВМС с поперечным эффектом такая компенсация происходит автоматически. [c.157]

Кроме эффекта Фарадея в магнитооптике исследуются и находят техническое применение линейный и квадратичный магнитооптические эффекты, магнитодихроизм и другие явления, аналогичные электрооптическим. В полупроводниках и диэлектриках с повышенной проводимостью наблюдается также фотомагнитпый эффект — появление фото-ЭДС при освещении кристалла в магнитном поле. [c.30]

Высокая поляризуемость полидоменных сегнетоэлектриков приводит к большой диэлектрической проницаемости, а движение доменов под действием электрического поля обусловливает нелинейные свойства сегнетоэлектриков. Эти свойства находят техническое применение (рис. 6.8). Следует отметить, что, хотя и имеются многие пьезоэлектрики — несегнетоэлектрики (см. 5.2) и многие линейные пироэлектрики (см. 6.2), а также оптические нелинейные и электрооптические несегнетоэлектрические кристаллы (см. гл. 7), наиболее широкое техническое применение находят сегнетоэлектрики. [c.177]

В дополнение к таблице можно указать, что использование многократного прохода света, как и применение в качестве рабочих тел электрооптических модуляторов кристаллов DKDP и ЛН в сочетании с инженерной доработкой конструкций, позволяло реализовать управляющие напряжения в десятки волът при расширении полосы пропускания до гигагерц и более. Эти характеристики оказались осуществимыми благодаря высокому совершенству технологии выра щивания и прецизионной оптической обработке используемых кристаллов, что позволило также достичь удельной управляющей мощности в 20 мВт/МГц. К сожалению, технологические трудности остались непреодоленными в случае обладающих весьма малыми управляющими напряжениями кристаллов таких кислородно-октаэдрических сегнетоэлект- [c.204]

Электрооптические явления (эффекты) в кристаллах начали интенсивно изучаться сравнительно недавно. Основы теории линейного электроопгического эффекта были заложены Покельсом в 1894 г. Он же в 90-х годах прошлого столетия выполнил одни из первых экспериментальных исследований этого явления. В течение длительного времени, однако, электрооптический эффект исследовался мало и находил весьма ограниченное применение. Главной причиной этого была необходимость применять довольно высокие электрические напряжения (десятки и даже сотни киловольт) для получения достаточно ощутимого эффекта. [c.186]

Активными диэлектриками называют кристаллы, способные генерировать, преобразовывать, усиливать электромагнитное излучение. Из этого класса диэлектриков в интегральной оптике наиболее широкое применение находят материалы, обладающие электро-, пьезо-, магнитооптическими, лазерными свойствами. Уникальные свойства ниобата и танталата лития ставят их на особое место среди активных диэлектриков [8]. На основе волноводных слоев в ОЫЬОз и ЫТаОз созданы высокоэффективные электрооптические модуляторы, переключатели, бистабильные элементы, акустооптические устройства обработки [c.172]

Органические молекулярные кристаллы (например, метанитроанилин) можно вырастить в капиллярах, и, таким образом, сделать электрооптический элемент в волоконном варианте. Недостатком органических материалов является низкая температура плавления (80—150 °С для группы метанитроанилина), что ограничивает возможности их применения. [c.216]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...