Способ вращения вектора поляризации линейно поляризованного оптического излучения и устройство для его осуществления

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

09I (I! (51)5 С 02 Г 1/19

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В. "..НЗНН

l! ;i l l; . : i.;-! ЧИПАМ

Е Б) Н б > . -;.4

Ю г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К Д ВТОРСН0МУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (46) 07.05.90. Бюл. Р 17 (2!) 4!98960/31-25 (22) 24.02.87 (71) Институт радиотехники и электроники АН СССР (72) А.И.Герус (53) 535.8(088.8) (56 Патент Японии Р 52-14981, кл. C О? F I/19, 1977.

Авторское свидетельство СССР

1! - 1238017, кл. < 02 F 1/19, 1984. (54) СПОСОБ ВРА111ЕППЯ ВЕКТОРА ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛИНЕЙ11О ПО!!ЯГ1!ЗОИАН11ОГО ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО

О СУЩЕ СТВЛГ НИЯ (57) Изобретение относится к области оптики и может использоваться в оптических системах передачи и обработки информации. Цель - уменьшение элиптичности излучения, обеспечение линейности модуляционной характеристики и ее независимости от длины волны, а также повышение температурной стабильности угла поворота вектора поляризации. Линейно поляризованное оптическое излучение последовательно пропускают через два кристалла 2 и 3 опре-. деленной длины, обладающих противоположными знаками оптической активности. Предварительно кристаллы 2 и 3 деформируют с одинаковым усилием в направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического излучения. Направление. вектора полярйзации исходного оптического излуо ченел устанавливают под углом !5+6 к направлению деформации кристаллов.

Beëè÷èíó гредварительной деформации задают такой, чтобы при деформации одного крист;:лла вектор поляризации оптич"ского излучения повернулся на о

17+4, а при деформации обоих кристаллов вернулсл в первоначальное положение. После этого прикладывают к обоим кристаллам деформацию, противоположную пс знаку, и одинаковую по величине, определяемой заданным углам поворота вектора поляризации.

К боковым граням кристаллов 2 и 3 приклеены пьезспреобразователи 4 и

5, электроды 6,7,8, 9 и 10 которых подключены к управляющему и опорному выходам источника напряжения 8. Управляющий выход подключен к двум соединенным между собой электродам 6 и 7 преобразователей 4 и 5. Опорные выходы источника 8 подсоединены к оставшимся электродам 9 и 10. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1435012

Изобретение относится к области оптики н может использоваться в оптических системах передачи информации.

Целью изобретения является уменьшение эллиптичности излучения, обеспечение линейной модуляциогчой характеристики и ее независимости от длины волны, а также повышение температурной стабильности .угла поворота !0 плоскости поляризации.

На фиг,! изображено устройство для реализации способа; на фиг;2 приведены расчетные зависимости S(q) для оптимальных условий, а также в случае 15 когда один иэ параметров L И,S отличается на определенные значения от оптимальных так, чтобы эллиптнчность не превысила 5% во всем диапазоне углов поворота вектора поляризации при длине кристалла, удовлетвоояющей соотношению !1Ь = 13 Р— (84-7)"/!80.

Предлагаемое устройство (фиг.l) содержит механический фиксатор l, в котором закреплены оптически актив- 25 ные .кристаллы 2 и 3, у которых знаки оптической активности противоположны, например право- и левовращающие кристаллы TeO+ либо L:IO>, оптические оси кристаллов ориентированы в 30 направлении распространения света. К боковым граням кристаллов пр клееиы пьезопреобразователи 4 и 5, ориентиро ванные .так, что подача на них одинаковогo напряжения приводит к равной по величине и противоположной по знаку деформации. иксатор 1 устроен так, что кристаллы 2 и 3 вместе с преобразователями 4,5 могут вращаться вокруг оптической оси кристаллов.

Электроды 6 н 7 преобразователей соединены между собой и на них подается управляющее напряжение от источника напряжения 8,имеющего два независимо регулируемых выхода. К оставшимся электро" 5 дам 9 и 10 преобразователей подсоединены опорные выходы источника напряжения.

Предлагаемый способ реализуют .следующим образом.

Вначале фиксатор 1 устанавливают так, чтобы угол между вектором поляризации входного излучения и направлением деформации составлял И = 15 +

«4 6 затем электрод 10 отсоединяют

5S от источника напряжения 8 и подают такое напряжение между электродями

9 и 6, чтобы вектор поляризации излучения на выхопе кристаллов ? и 3 псвернулся на угол, равный 17+4, Это устанавливается с помощью вращающего поляроида ll и фотоприемника 12.

Затем электрод 10 подсоединяют к ис» точнику 8 и на него подают такое напряжение, чтобы вектор поляризации выходного излучения вернулся в исходное положение, т,е. как при отсутствии деформации, что также устанавливается поляроидом ll и фотоприемником

12, после чего поляроид и фотоприемник убирают. Устройство приведено в рабочее состояние. Теперь угол пово« рота вектора поляризации будет пропорционален изменению управляющего напряжения, подаваемого на электроды

6и7.

Пример реализации способа.

При использовании право- и левовращающих модификаций размерами 5i 5"

«25 мм (каждый из пьеэопреобраэователей типа ПН-4) на длине волны света h = 0,63 мкм величина опорного напряжения, подаваемого между электродами 9 и 10, составляет = 50 В. При изменении управляющего .напряжения

v от -30 до +30 В вектор поляризации выходного излучения будет вращаться (> L на угон от -90 до +90 . При этом S не будет превышать 0,08% во всем диапазоне углов, а зависимость rg (v) будет отличаться о т линейной не бо-. лее, чем ня 1%.

На фиг.2 изображены зависимости эллиптичности света от угля поворота плоскости поляризации для четырех случаев: кривая I — оптимальный случай: L tr = 13 1 -54;ll /180, И = 1 5 ф = 17, кривая II — 1. ) = 13 «

-61 ° и /180, .И = 15 с, = 17, кривая

III — L р = 13 « -54 и /180, И =

21, Ю. = 17, кривая IV—

13. и -54 1 /180, И = 15, ф, = 13.

Все кривые рассчитаны н следующих условинх: о = 0э63 мкм P-leg

87 град/мм, длина кристаллов

«25 мм. Видно, что при этих условиях зллиптичность не превышает 5% (в оггтимальном случае - 2,7%) flpH всех положениях вектора поляризации света.

Формул аизобретения

1, Способ нращепия вектора поляри-. зации линейно полнрH çoíërríoão оптического излучения, при осу ествленин которого изл . пн пропускают вдоль оптической осll о тпч-..спи активного з

l4 350 кристалла, установленного в положе-. ние, соответствующее минимуму эллип-! тичности выходного излучения, прн одновременной деформации кристалла в

5 направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического излуЧения> отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений поляризации излучения за счет уменьшения его эллиптичности, обеспечения линейности модуляционной характеристики и ее независимости от длины волны, а также повышения температурной стабильности угла поворота 15 вектора поляризации, кристалл предварительно устанавливают в такое положение, что направление вектора поляризации исходного оптического излуо чения составляет угол 15+6 с иаправ- Z0 пением деформации кристалла, предварительно деформируют кристалл с усилием, обеспечивающим поворот вектора поляризации прошедшего через него излучения на 1744 относительно 25 его первоначального направления, пропускают прошедшее через кристалл излучения через второй кристалл со знаком оптической активности, противоположным знаку оптической активности 30 первого кристалла, деформируют второй кристалл так же, как и первый, после чего дополнительно деформируют оба кристалла с одинаковым по величине и противоположным по знаку усилием, соответствующим заданному углу поворота вектора Поляризации оптического измерения. где P - вращательная способность кристалла>

1,2,3,...

2. Устройство для вращения вектора

40 поляризации линейно поляризованного оптического излучения, содержащее первый оптически активный кристалл с пьезоэлектрическим преобразователем, закрепленным на боковой поверхности

l2 кристалла, мехаиич .ский фиксатор, к котором закреплен кристалл с пьезоэлектрическим преобразователем, установленным с возможностью поворота вокруг оптической Оси кристалла> и источник напряжения, управляющий выход которого подключен к одному электроду пьезоэлектрического преобразователя, а первый опорный выход — к его второму электроду, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью ум ньшения искажений поляризации излучения за счет уменьшения его эллиптичности, обеспечения линейной модуляционной характеристики и ее независимости от длины волны> а также повьш ения температурной стабильности угла поворота вектора полярпзации, оно дополнительно содержит нтороГ оптически активный кристалл со знаком оптической активности> противоположным знаку оптической активности. первого кристалла, и второй пьезоэлектрический преобразователь, закрепленный на боковой грани второго кристалла, ПРИ ЭТОМ BTOPOrl ЕРИСTPËË ОРИЕHTHt>OB<3H так же, как первьй H закреплен совмес THo c B To()bM пьезоэлектрическим преобразователем в механическом фиксат>>.соосно с первым кристаллом> Один электрод второго вьеэоэлектрического преобразователя соерННеН с управляющим выходом источника напряжения, а другой электрод этого преобразователя соединен с вторым опорны- выходом источника напряжения, причем оба кристалла выполнены Одинаковой длины удовлетворяющей условию 1 P = ш " (54 + 7) 1435012

Тираж 461

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Редактор Н.Коляда

Заказ 1543

Составитель В.Рандошкин «PeÀ Л. Сердюкова Корректор Л.Патай