Электрооптическая ячейка для отклонения светового пучка

 

33I 463 (ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ7ЕПЬСТВУ

Со1оа советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”.Ч. Кл, H 01я 3 10

Заявлено 12,Х11.1969 (¹ 1384704 26-25) с присоединением заявки ¹вЂ”

Комите1 по делам иаобрвтвний и открытий при Совете Министров

СССР

Нрпорнтст—

Опублпкottatto 07.111.1972. Ь10ллс 14 нь Л 9

Дата опубликования опнсяпня 29.III.1972

, (I; 021.3(5 8(088.8) Авторы изобретения

Б. Н. Гриб, П. А. Коротков и Ю. П. Цященко

Киевский ордена Ленина государственный университет им. Т. Г. Шевченко

Заявитель

ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ ЯЧЕЙКА ДЛЯ ОТКЛОНЕНИЯ

СВЕТОВОГО ПУЧКА

Изобретение относится к одноприз»c»III,III

r.lcêTpooïTè÷åciitIì ячейкам, которые могут быть применены в квантовой электроникс прснмущсст13енно в качестве дсфлекторов оптических развертывающих (скаппру10щих) систем, Известна однопризменная ячейка Покксльса, выполненная в виде прямоугольного параллелепипеда из КН2РО4. На противоположные боковыс грани параллелепипеда напылены серебряные электроды в виде равнобедренных треугольников, вершины которых обращены в одну сторону. Такая ячейка ряботаст при температуре Кюри (123 К), при которой наблюдается максимальный электрооптнческий эффект, и даст возможность получить угол сканирования луча, превышающий расходимость последнего в несколько десятков раз (для указанного случая У=18). Предел увеличению разрешения ставит эффект разрушештя кристалла КН РО4 (КД Р04), охлажденного до температуры Кюри при приложении к нему управляюшего электрического поля с напря>кенностью Е(2000 в/сл1.

Для ячеек Поккельса из кристаллов

КНаРО4 (КД Р04) известно сочетание двух или более равнобедренных призм, склеенных в прямоугольный блок по преломляющпм граням так, что пучок света проходит последовательно все призмы, а управляющее электрпческос попс приложено к торцевым граням, на которые нанесены сплошныс металлические эл сктроды.

Однако многопрнзмснныс ячейки Поккслься сложно охлаждать до температуры Кюри, 5 нс паруILIIIII прп этом оптического контакта между Пptl31tямн, IIC ГOIIOpя уже О hl IIOI Otip3T1юм охлажден1 и. Кроме того, в работе я lcltlill неизбежны мсханп1ескнс деформации нз-зя элсктрострнкцнн, которые также способству10 10Т нарушсншо оптического контакта между призмами. Все это сугцсствсн1ю усложняет изготовление ячейки, с1шжает ее надежность и срок службы.

В предлагаемом изобретении увеличение

15 рязрсн1яющсй способности однопрпзменной я l cl I litt По к! .сл ьс>1 3ocTII I а ется тем, ITQ пря мяя призма, вырезанная нз кристалла КНаРО4 (КД РО4) п lIi»eI0lIIasI электроды на перпендикулярных оптической осн гранях, выполнена с

20 основанием в виде семиугольника, который условно может оыть расчленен ня два одинаковых квадрата, примыкающих к направленным

13+0.Ih кРиста IлогPÇIIItl tcctittx occlt Л It 7 1 Ятетом равнобедренного прямоугольного тре25 угольника, причем на входную граш призмы, н основании которой лс>кнт гнпотенуза, со стоpoIIi1 одного нз боковых ребер нанесено отражающее дпэлектричсскос покрытие на ширину, равную половине гипотенузы.

IIa фпг, ) показана предлагаемая я1сйкя в

331463 аксонометрической проекции; на фиг. 2 ячейка в разрезе, перпендикулярном к оптической оси 7, Элсктрооптическая ячейка имеет форму г!рямог! BpII3MI>1, вырез!!1!ной из цель!гого кристалла КН РО.! (КД РО4) таким образом, что се торцевые грани аде)д/г и a b d å f g h псрпендикулярны оптической оси Z и имеют вид семиугольников, составленных из двух квадратов abgh и defg, примыкающих к катетам прямоугольного равнобедренного треугольника bdg Катеты bg и ф направлены вдоль кристаллографических осей Х и У. На указанных торцевых гранях нанесены, например напылением н вакууме, электроды 1, которыс покрывают их целиком (на фиг. 1, 2 условно показана лишь часть электродов).

Половина грани ЬгЫЪ, а именно участок

cdd c покрыт диэлектрическим отражающим слоем 2. Участок ЬссЪ является для пучка света входным и выходным одновременно. Отражагощее покрытие на остальные боковые грани (рабочие грани) наносят лишь в том случае, если половинный угол отклонения превысит разность 45 — А,„ (A„.ð — угол полного внутреннего отражения), в результате чего пучок при отражении будет претерпевать большие потери. Для КН РО эта разность составляет 3,5 (А„= 41 30).

Предлагаемая ячейка может быть использована преимущественно в устройствах, сканирующих лазерные пучки, например в устройствах отображения информации на экране, в лазерных локаторах и других подобных устройствах.

Однопризменная ячейка Поккельса работает следующим образом.

Призма охлаждается до температуры Кюри. Коллимироваггный пучок света, поляризованный в плоскости Х, У, направляется нормально на входную грань bcc b и после двенадцатикратного отражения от рабочих граней призмы и грани cdd с выводится из призмы через входную грань. Отражение на рабочей грани происходит под углом 45, т. е. под углом, большим угла полного внутреннего отражения для указанных кристаллов, Как известно, для такого случая потерь световой энергии при отражении практически нет, Для разделения входящего и выходящего пучков первый наклоняется под небольшим углом к оси Z.

Световой вектор Е всегда направлен вдоль оси Х или У (Х и У вЂ” оси, повернутые на

45 вокруг оси Z относительно кристаллографическпх осей Х и У). При отражении от рабочей грани пучок света меняет направление поляризации на 90, т. е., если до отражения о» был направлен по оси Х, то после него будет направлен вдоль У, и наоборот.

Для указагшой ориентации вектора Е н управляющего поля относительно кристаллографических осей в кристаллах КН РО4 и

КД РО4 наблюдается максимальное электрооптическое изменение показателя преломления Ла. Причем последнее противоположно по знаку для света с поляризацией вдоль осей Х и У . Из фиг. 2 видно, что крайнис лучи пучка света в результате одного отражения от рабочей грани получат разность оптического хода равную 2гг/Л/г, где ю — диаметр пучк;!.

Конструкция призмы обеспечивает суммирование набегающей разности хода прн каждом отражении от рабочей грани.

Таким образом, после выхода света и ячейки крайние лучи пучка обладают разностью хода ЛЕо=24г.:/Лп, пропорциональной величине напряженности управляющего поля.

Согласно теории, указанная разность хода приведет к отклонению пучка на угол и A р !:! больший расходимостн лучка, где

ЬL„241V Л л в = l, i. — длина волны света, т. е. такая ячейка эквивалентна 24 последовательным э/гектрооптичсс!,нх! призмам с той же апертурой и основанием г/. Объем ячейки равен объему 10 таких призм, к тому же, выполнение ячейки как единого целого допускает многократное охлаждение до температуры Кюри.

Предмет изобретения

Электрооптигеская ячейка для отклонения светового пучка, состоящая из прямой призмы, вырезанной из электрооптического кристалла, на перпендикулярные оптической оси грани которой нанесены электроды, отлича!огггаяся

45 тем, что, с целью увеличения разрешающей способности, основание призмы выполнено в форме семиугольника, составленного из равнобедренного прямоугольного треугольника, катеты которого направлены вдоль кристаллографических осей Х и У, и примыкающих к ним двух квадратов, причем на боковую грань призмы, проходящую через гипотенузу треугольника, лежащего в основании, параллельно оптической оси нанесено отражающее ь5 диэлектрическое покрытие на ширину, по крайней мере, равную половине гипотенузы.

33i403

СОстзв!ггслв И. Ст Ip0cc. 1û. ê;151

Тскреи Т. Ускова

Редактор А. Батыгин

Корректор Е. Зимина

Загорская тилография

Заказ 1460 Изд Кв 312 Тираж 448 11о;шисное

ЦНИИПИ Комитета но делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5