Якушенков Ю.Г. Теория и расчет оптико-электронных приборов (4-е изд., 1999) (1095908), страница 50
Текст из файла (страница 50)
Эти модуляторы широко используют в лазерной технике. Их мощность потребления составляет десятки, а иногда и сотни ватт. Кристаллы К1)Р и А1)Р гигроскопичны, поэтому требуют защиты ог воздействия влаги. В видимой области спектра световые потери в них составляют 3...4% на 1 см длины," отражение от торцов составляет 4.. 5% Лучшими эксплуатационными параметрами обладает ниобат лития ЫЬТЬОв, который почти не растворяется в воде и кислотах.
Показатель преломления 1лХЬОв для обыкновенного луча и = 2,286, для необыкновенного и, = 2,2; коаффициент его теплового расширения составляет 16,7.10 в К'. Однако Ь(ХЬО необходимо просветлять, так как отражение от торцов может составлять 30...32% для Х = 0,53; 1,06 мкм.
Поглощение в этом материале на 1 см составляет для указанных длин волн 1...2%. В [19) приведены данные по объемной и поверхностной стойкости ряда электрооптических кристаллов к мощному лазерному излучению. В зтих модуляторах достигнуты частоты модуляции свыше 4 ГГц и полосы частот около 1,5 ГГц при потребляемой мощности 1...60 МВт на 1 МГц полосы. Среди материалов для магнитооптических модуляторов, основанных на использовании явления поворота плоскости поляризации при наложении магнитного поля, наиболее распространены моно- кристаллы железоиттриевого граната. Их применяют для модуляции в ближней и средней ИК области спектра (1...5 мкм), они потребляют сравнительно небольшие мощности (доли ватта) и обеспечивают глубину модуляции до 40% на частотах до 200 МГц.
В некоторых кристаллах и жидкостях показатель преломления изменяется при механической деформации. Этот эффект, называемый фотоупругостью, можно использовать для отклонения лучей, проходящих через такие вещества, т.е. для создания модулятора. Ю.Г. Якушеикоя. Теория и расчет оптико-злектроииых приборов Если сигнал з(т) - э1п (оттт) звуковой частоты отт прикладывается к пьезоэлектрическому элементу, помещенному на одном из концов ультразвуковой ячейки, выполненной из материала, обладающего ярко выраженными акустооптическими свойствами (кварцевая пластина, кювета с жидкостью и т.п.), то по длине х ячейки наблюдается синусоидальное изменение показателя преломления, описываемое как Ап(х,т)-лтз1п)то (т-хтттл)), лт — глубина модуляции; ул — скорость распространения звука в ячейке.
Иными словами, ячейка превращается в периодическую структуру, аналогичную дифракционной решетке. Если на такую ячейку под определенным углом О, (углом Брэгга) падает пучок параллельных лучей с длиной волны Х, то в результате дифракции он отклонится на угол О,+О„= оттХ/2хм . При этом будет иметь место лишь первый порядок дифракции. Уюл дифракции О, линейно связан с частотой отт управляющего сигнала. Меняя амплитуду приложенного к ячейке напряжения и частоту от„можно управлять глубиной модуляции и углом отклонения выходящих из ячейки лучей. Поместив после ячейки линзу с фокусным расстоянием 1' в ее фокальной плоскости получим линейное смещение сфокусированного пучка х = 1'ткоттт'2хул. Акустооптические модуляторы используются и как динамические транспаранты (см.
ниже 9 9.7). К настоящему времени создано большое количество модуляторов, основанных и на других физических явлениях (интерференционные и дифракционные модуляторы; модуляторы на основе нарушения оптического контакта, т.е. явления полного внутреннего отражения; модуляторы, в которых используется изменение поглощения в полупроводнике при изменении концентрации свободных носителей, "фотохромные и др.).
Но большинство таких модуляторов практически не вышло из стадии лабораторных или опытных образцов и не нашло широкого промышленного применения. Описание механизма их работы и некоторые конструктивные данные можно найти в литературе, например [10, 19]. 9.7. Пространственно-временнйе модуляторы [динамические транспаранты) Отдельную группу устройств, предназначенных для изменения параметров проходящих через них оптических сигналов, составляют 260 Глава 9.
Модуляция и демодуляция я оптико-злектроииых приборах пространственно-временные модуляторы (ПВМ), в которых осуществляется управление сигналом не только во времени, как в описанных выше устройствах, но и по сечению модулируемого пучка лучей. Такие устройства, называемые также динамическими транспарантами, широко применяются в ОЭП для обработки изображений и графической информации, в оптических вычислительных устройствах и в ряде других.
Большинство из них работает с когерентным излучением. Принцип действия многих ПВМ основан на изменении оптической толщины сравнительно тонких слоев некоторых материалов путем воздействия на них оптического излучения или пучка электронов. При этом воздействии изменяется прозрачность или отражательная способность модулирующего слоя (меняется его фазовый рельеф) как во времени, так и по площади этого слоя. Кроме этого, в некоторых транспарантах можно менять оптические свойства путем изменения управляющего напряжения, прикладываемого к отдельным участкам ПВМ. Схема оптически управляемого ПВМ представлена на рис.
9.10, а. Транспарант состоит из прозрачных электродов 1, слоя фотопроводника 2, разделительного слоя 3 в виде диэлектрического зеркала и электрооптического модулирующего слоя 4. При облучении ПВМ управляющим входным оптическим сигналом з, в зависимости от освещенности, создаваемой з, на слое фотопроводника 2, происходит перераспределение напряжения, приложенного к прозрачным электродам 1. В результате считывающий оптический сигнал з, приходящий с другой стороны на ПВМ через слой электро- оптического материала и не воздействующий на его электрооптические свойства, на освещенных участках ПВМ претерпевает амплитудную или фазовую модуляцию. Диэлектрическое зеркало 3 позволяет существенно уменьшить влияние считывающего сигнала зх на возбуждение фотопроводящего слоя 2 и одновременно отражает промодулированный сигнал.
Подобного рода модуляторы могут работать не только на отражение, но и на просвет. Стирание информации часто проводится путем равномерного и достаточно интенсивного облучения ПВМ при завороченных электродах. Обобщенная схема электрически управляемого динамического транспаранта представлена на рис. 9.10, б. Входящее излучение з, поступает на мишень б, прозрачность которой изменяется путем подачи на нее управляющего сигнала з в виде пучка электронов.
Выходящее излучение зз оказывается промодулированным по сечению пучка и во времени. 261 тип трввспарэита тэРижластн- кавый фаэарэльсф. вый Параметр 50х 50 (100х100) Римеры трэвспараата, мм 20х20 (40х40) МЬ«О 25х25 (50х50) Раарептапецея способность, лнв/мм: средняя п>млсльвэя 25(60) 5О 22(100) 150 10(20> 20 16(ао> зо 2О то 0.05 1 Быстродействие (крема одного цикла), с О.О2 О,О1 О.аз >ОООД 1ОООП динам с надпэпиов Срок службы Время кровенил аниса Время стирввик аманн, мс 100:1 10Ь цвклав (1...5).10г аооо ч ах10Ь цикл аа 2О-ЗОО 3 года 1ч 1ч 15 мес.
<0.5 О.б 15 ВРемя амисв или счвтыаэввя всего Чхжспарвнта, мс бх)сь ю за ав Чувствительность (требуемая платность тока наи эвергвя вшиси) 1 мкА/элем. 1 60 мДж/с м' мкА/элем. 5 мкА/элем. 1.5 мдж/смг Напряжсвие питания, кВ >о по гц> ол 263 Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов Рис. 9.10. Схемы ПВМЬ а — с оптическим управлением; б — с влектронным управлением На практике находят применение довольно разнообразные по физическому принципу работы, конструктивным особенностям и областям применения ПВМ.
В табл. 9.1 приведены параметры уже существующих или разрабатываемых за рубежом динамических транспарантов. Таблица 9.1 Параметры некоторык лянамнчвскмл транспарантов Глава 9. Модуляция и демодуляция н оптико-электронных приборах В светоклапанном транспаранте изменение рельефа тонкой жидкой диэлектрической пленки осуществляется управляемым электронным пучком, интенсивность которого модулируется в соответствии с подаваемым извне сигналом. Проходящее через пленку коллимированное излучение (лазерное) оказывается модулированным по сечению в соответствии с рельефом пленки. При токе 0,5...4 мкА деформация пленки происходит при температуре около 50' С и ее амплитуда составляет единицы процента от толщины пленки. Такие транспаранты имеют срок службы в несколько лет.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
