Оптический модулятор, работающий на эффекте Керра и эффекте Поккельса

Конструктивно модуляторы света могут располагаться как вне источника света в виде самостоятельного устройства, так и внутри резонатора, являясь составным элементом источника света. В первом случае управление параметрами излучения осуществляется после выхода луча из резонатора источника света, во втором случае - в процессе формирования луча в резонаторе.

По принципу действия модуляторы классифицируются по применяемому в них физическому эффекту. Так, в настоящее время разработаны модуляторы света на основе электро-, магнито- и акустооптического эффектов, эффекта Франца - Келдыша (сдвиг края полосы пропускания в полупроводниках), а также эффектов на основе расщепления спектральных линий под действием магнитного или электрического полей. Однако широкое практическое использование находят модуляторы на основе электро- и акустооптического эффектов.

Явление, на котором основано действие электрических модуляторов, связано с изменением показателя преломления вещества под действием приложенного электрического поля. В общем случае этот эффект является анизотропным и имеет как линейную составляющую (эффект Поккельса), так и нелинейную (эффект Керра).

Керра ячейка - электрооптическое устройство, основанное на эффекте Керра, применяемое в качестве оптического затвора или модулятора света. Является наиболее быстродействующим устройством для управления интенсивностью светового потока (скорость срабатывания 10-9-10-12 сек). Керра ячейка состоит из сосуда с прозрачными окнами, заполненного жидкостью, в которой имеет место эффект Кера. В жидкость погружены два электрода, образующие плоский конденсатор. Между электродами проходит световой луч. Сосуд помещается между поляризатором и анализатором света, находящимися в скрещенном положении. Направление электрического поля Е в конденсаторе составляет угол 45° с направлениями электрического поля поляризованных световых колебаний. В отсутствии электрического поля анализатор не пропускает света. При включении электрического поля в жидкости возникает Двойное лучепреломление. В результате этого Керра ячейка становится прозрачной для проходящего света.

Поккельса эффект, линейный электрооптический эффект, изменение преломления показателя света в кристаллах, помещенных в электрическое поле, пропорциональное напряжённости электрического поля. Поккельса эффект наблюдается только у пьезоэлектриков. Был обнаружен в 1894 немецким физиком Ф. Поккельсом (F. С. Pockels), после чего в течение длительного времени исследовался мало и находил ограниченное применение. Главная причина - высокие электрические напряжения (десятки и сотни Кв) для получения заметного эффекта.

Появление лазеров стимулировало исследования Поккельса эффекта. На основе Поккельса эффекта разработан ряд устройств для электрического управления когерентным оптическим излучением. Почти все созданные модуляторы света основаны на Поккельса эффекте. Важное свойство Поккельса эффекта - малая инерционность, позволяющая осуществлять модуляцию света до частот ~1013 гц. Кроме того, из-за линейной зависимости между показателем преломления и напряжённостью электрического поля нелинейные искажения при модуляции света относительно невелики. Малая инерционность позволяет использовать Поккельса эффект для модуляции добротности лазеров, с помощью которой получают гигантские по мощности световые импульсы малой длительности.

Другие публикации

Разработка счетчика, состоящего из двух частей
В работе необходимо разработать счетчик до 30, состоящий из двух частей, одна из которых десятичный счетчик. Реализация устройства производилась с помощью среды ...

Одноканальное устройство контроля температуры
В последнее время персональные компьютеры получили очень широкое распространение во всех сферах жизни общества. Они используются и в производственной области для реше ...

Меню

Copyright @2020, TECHsectors.ru.