А.С. Белокопытов, К.С. Ржевкин, А.А. Белов, А.С. Логгинов, Ю.И. Кузнецов, И.В. Иванов - Основы радиофизики (1119801), страница 30
Текст из файла (страница 30)
На этот же модулятор поступает высокочастотное напряжение от генератора высокой частоты 5. С выхода модулятора амплитудно-модулированное высокочастотное напряжение поступает на пьезопреобразоРис. з,11. Акустоопта'!есю!Г! модулятор ватель 2 и возбуждает в призме 1 амплнтудно- модулированную ультразвуковую волну.
Эта волна распространяется от пьезопреобразователя к противоположной грани призмы, где помещен поглотитель б. Поглотитель устраняет отражения ультразвуковой волны, благодаря чему в призме обеспечивается режим бе!уших акустических волн. Под действием ультразвуковой волны в призме ! возникают периодически распре- деленные в пространстве изх!сненпя показателя преломления.
т. е. создается фазовая 8.8. Вн иияя мод пяция амплитуды дифракционная решетка, которая перемешается в призме вместе с ультразвуковой волной. На боковую грань призмы падает пучок света 7. Проходя через призму, свет дифрагирует на решетке, созданной ультразвуковой волной. При изменении модулируюшего напряжения изменяется амплитуда высокочастотных колебаний на выходе модулятора, а следовательно, изменяются "контрастность" фазовой дифракционной решетки и интенсивность всех дифракционных максимумов. Один из них используется как рабочий. Пучок света, соответствующий этому максимуму, является выходным сигналом модулятора.
Этот пучок с помощью линзы 8 направляется на выход модулятора. Остальные пучки закрывают экраном 9. Для изготовления призмы 1 подбирают вещества, прозрачные для используемого оптического излучения и обладающие малым поглощением ультразвука. Быстродействие модулятора ограничивается временем прохождения ультразвука через поперечное сечение светового пучка. У экспериментальных образцов модуляторов быстродействие доведено до нескольких наносекунд. 5.8. Внутренняя модуляция амплитуды При внутрирезонаторной нли внутренней модуляции модулируюшее напряжение воздействует непосредственно на сам процесс генерации оптического излучения в лазере. Если модулируюший сигнал изменяет уровень потерь в резонаторе лазера, то это приводит к амплитудной модуляции излучения.
Если же необходима частотная модуляция, то модулируюший сигнал должен изменять оптическую длину резонатора или центральную частоту линии излучения активной среды. Внутренняя модуляция амплитуды Известны различные способы модуляции потерь резонатора. В частности, в резонатор лазера можно поместить элемент с управляемым поглощением света. Устройство такого элемента показано на рис. 5.12. Этот элемент пред- Свет ставляет собой р — п-переход с удлиненной п-областью. Через эту область проходит пучок световых лучей. К р — и- переходу приложено модулирующее напряжение и и напряжение смешения !7,. Под действием этих напряжений в п-область, через которую проходит свет, из р-области инжектируются дырки. Эти дырки диффундируют через контакт и-область от границы р — и-перехода к омическому кон- тактУ, чеРез котоРый к Р— и-пеРеходУ подвоДитсЯ напРЯ- Рис 5 ~2 Эя мент с упра жение.
Коэффициент поглошения света в и-области зави- вляемым поглощением света сит от концентрации дырок. Изменение модулируюшего для внутрирезоиаторной амиапряжения модулирует силу тока через р — п-переход, а плитудиой модуляции лазер- следовательно, концентрацию дырок в и-области и погло- ного излучения шение света. В результате модулнруется н интенсивность излучения лазера.
Если в лазере возможно усиление волн только с одним направлением поляризации, то можно осуществить модуляцию потерь в резонаторе лазера, используя линейный электрооптпческий эффект. С этой целью электрооптический кристалл, например КРР, помешают внутрь лазерного резонатора и ориентируют так, чтобы при наложении напряжения появилась компонента света, ортогональная исходной. Появление этой компоненты света. которая не усиливается в лазере, эквивалентно внесению потерь в его резонатор. 114 Глава 5.
П еоб ааование сигналов в нелинейных системах Внутренняя модуляция частоты Модуляцию частоты генерации лазера можно осуществить за счет изменения оптической длины резонатора. Однако если лазер работает в многомодовом режиме, то спектр выходного излучения при частотной модуляции оказывается сильно искаженным. Неискаженный частотно-модулированный сигнал может быть получен лишь в том случае, если лазер работает в одномодовом режиме. Изменение оптической длины резонатора можно осуществить с помощью электрооптического кристалла, помещенного внутрь резонатора.
Тогда модулирующее напряжение, приложенное к кристаллу, будет изменять его показатель преломления, модулируя оптическую длину резонатора. Использование внутренней модуляции позволяет в ряде случаев значительно снизить модулирующие мощности. 5.9. Пространственная модуляция оптического излучения Принципы осуществления пространственной модуляции При пространственной модуляции передаваемое сообщение изменяет характеристики излучения в плоскости, перпендикулярной направлению распространения света.
Характер этого изменения описывается некоторой функцией Я(х,у), где х и у — поперечные пространственные координаты. Функция Я(в, у) называется пространственным сигналом. Для практического осуществления пространственной модуляции можно использовать, например, пластинку, степень прозрачности которой зависит от х и д в соответствии с функцией Я(а,у). Если через эту пластинку пропустить световой пучок, то произойдет пространственная модуляция света, выражающаяся в том, что интенсивность светового поля будет изменяться в плоскости поперечного сечения пучка по закону Я(в,у).
Пластинку, используемую для осуществления пространственной модуляции света, называют транспарантом. Пространственный сигнал можно записать, изменяя не только прозрачность транспаранта, но и другие его параметры, например показатель преломления. В этом случае по тому же закону будет изменяться фаза световых волн, проходящих через транспарант в той или иной точке. Такой транспарант позволит осуществить пространственную фазовую модуляцию света. Таким образом, возможны различные виды пространственной модуляции света: амплитудная, фазовая, поляризационная и т. д.
— в зависимости от того, в каких характеристиках световой волны фиксируется пространственный сигнал. Для практического использования пространственной модуляции необходимы транспаранты, позволяющие записывать сигналы с большой скоростью, например электрическими или оптическими методами. Такие устройства называются "управляемыми транспарантами".
Для пространственной модуляции света созданы различные типы управляемых транспарантов. Жидкокристаллический пространственный модулятор с электрическим управлением Одними из наиболее перспективных пространственных модуляторов являются устройства, в которых используются свойства жидкокристаллических структур.
Жидкие кристаллы — зто жидкости, состоящие из вытянутых молекул, расположенных в определенном порядке. Значение показателя преломления жидкого кристалла, измеренное по направлению, в котором ориентированы оси молекул, отличается от значения пока'зателя преломления.
измеренного по направлению, ортогональному к осям молекул. 9.9. Прост анствениая мод пяция оптического иэя чення 3 г Одна из конструкций управляемого жидкокристалличе- А 2 1 2 ского транспаранта показана на рис. 5.13. На рис. 5.13, а изображен внешний вид транспаранта. На рис. 5.!3,6 по- 1 ! 1 11 ! казано его сечение плоскостью А — А. Транспарант предста- 1 3 Д Д 3 вляет собой слой жидкого кристалла 1 толщиной 2+ 50 мкм, заключенный между двумя прозрачными пленками 2, на каждую из которых нанесена совокупность прозрачных элек- А тродов 3.
Прозрачные электроды расположены идентично с обеих сторон жидкокристаллической пленки. Электроды всех ячеек снабжены выводами. Разработана технология получения любой ориентации молекул в слое жидкого кристалла. Предположим для простоты, что оси молекул жидкого кристалла параллельны электродам. Если к электродам какой-либо элементарной ячейки приложить разность потенциалов, то молекулы жидкого кристалла в этой ячейке будут стремиться повернуться так, чтобы их оси установились вдоль направления электрического поля.
Упругие же силы будут стремиться вернуть молекулы в исходное состояние, определяемое условиями на поверхности слоя, где ориентация молекул не зависит от электрического поля. Поворот молекул в жидком кристалле начинается после того, как разность потекциалов на электродах превысит некоторое пороговое значение, составляющее величину от долей до единиц вольт. Пространственный модулятор света представляет собой транспарант, размещенный между двумя скрещенными поляроидами.
Свет от источника поочередно проходит первый поляроид, транспарант и второй поляроид. Поляроиды ориентированы таким образом, что плоскость поляризации света, падающего на транспарант, составляет угол 45' с направлением, в котором ориентированы оси молекул жидкого кристалла в отсутствие напряжения на электродах. В этом случае световую волну можно разложить на две равные составляющие, одна из которых будет поляризована по направлению с наибольшим значением показателя преломления, другая — по направлению с наименьшим значением показателя преломления.
Пройдя кристалл, эти составляющие световой волны будут иметь разные фазы. Поэтому плоскость поляризации световой волны на выходе из кристалла будет повернута относительно первого поляризатора на угол, пропорциональный разности наибольшего и наименьшего значений показателя преломления.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
