Модулятор света

Авторы патента:

МЕДВЕДЕВ МИХАИЛ АНДРЕЕВИЧ

G02F1/21 - с помощью интерференции

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТВЛЬСТВУ

CoIo3 Советских

Социалистических

Республик

<1>873197 (61) Дополнительное к авт, саид-ву (51)М. Кл з

G 02 .F 1/21

» (22) Заявлено 280180 (21) 2876224/18-25 с присоединением заявки йо (23) ПриоритетГосударственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 1 1081. Бюллетень N9 38

Ю) ÀÊ 535.8 (088.8) Дата опубликования описания 15.1081 »»

» (72) Автор изобретения

М.A. Медведев (71) Заявитель (54) МОДУЛЯТОР СВЕТА

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к модуляторам световых потоков с использованием кольцевых оптических резонаторов, и может быть использовано в системах оптической связи, светодальномерах, научных исследованиях, а также в различных технологических процессах.

Известны модуляторы света, содержащие кольцевые оптические резонаторы с призмами полного внутреннего отI ражения, двулучепреломляющие элемен ты и приспособления для нарушения полного внутреннего отражения в приз- 1з ме, расположенные в различных комбинациях и количествах по ходу модулируемого света $1) .

Недостаток этих модуляторов света 20 заключается в невозможности получения большей амплитуды мощности модулированного светового потока по сравнению с модулируемым без применения в оптическом резонаторе активной сре.ды. Использование активной среды при.водит к усложнению конструкции и сужению спектральных характеристик, которые зависят от характеристик активной среды. 30

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является модулятор света, содержащий призма для ввода и вывода излучения, двулучепреломляющий элемент и кольцевой оптический резонатор в виде призмы полного внутреннего отражения, по крайней мере одна грань которой выполнена с воэможностью периодического нарушения полного внутреннего отражения $2).

Недостатком данного модулятора является низкая мощность модулированного светового потока, которая принципиально, в данном случае, не может быть больше величины мощности модулируемого светового потока. Цель изобретения вЂ” повышение мощности модулированного света.

Поставленная цель достигается тем, что в модуляторе света, содержащем призмы для ввода и вывода излучения, ;двулучепреломляющий: элемент и кольцевой оптический резонатор в виде призмы полного внутреннего отражения, по крайней мере одна грань которой вывыполнена с возможностью периодичес- кого .нарушения полного внутреннего отражения, двулучепреломляющий элевЂ” мент, установлен в оптическом контак873197

8= arcs

1 о и пе

%niff пр Bing(15 те с призмой для ввода излучения и гранью призмы полного внутреннего отражения, причем его оптическая ось ориентирована в направлении распространения света под углом к поверхности призмы полного внутреннего от.вЂ” ражения

5 а показатель преломления призмы пол- 0 ного внутреннего отражения где 0 вЂ” угол между оптической осью двулучепреломляющего элемента и перпендикулярном к грани призмы полного внутреннего отражения;

20 угол между падающим и отраженным светом в призме полного внутреннего отражения, ппр вЂ” показатель преломления призвЂ” .мы полного внутреннего от- 25 ражения;

nz вЂ” показатель преломления обыкновенного луча света в двулучепреломляющем элементе

У пр вЂ” показатель преломления не-. gg обыкновенного луча света в направлении падающего света в призме полного внутреннего отражения.

Для повышения надежности модулято- 35 ра света кольцевой оптический резонатор выполнен в виде призмы с равными углами.

Для получения импульсов модулированного света различной длительности кольцевой оптический резонатор вы- 4О полнен с возможностью изменения оптической длины, например, из двух призм полного отражения, одна из которых выполнена подвижной.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображены прин-45 ципиальные схемы двух вариантов модулятора света;

На фиг. 1 изображены: трехгранная призма 1, двулучепреломляющий элемент

2, выполненный в виде плоскопарал- 5р лельной пластины, призма 3 с равными углами и гранями, образующими кольцевой оптический резонатор, элемент 4, нарушающий полное внутреннее отражение от одной из граней призмы 3.

Двул чепреломляющий элемент 2 выпол55 нен з отрицательного анизотропного кристалла, например исландского шпата или нитрата натрия и расположен между гранями призмы 1 и 3 в оптическом контакте с ними своими парал- 60 лельными плоскостями.

На фиг. 2 изображены: двулучепреломляющий элемент 5, выполненный в виде трехгранной призмы, передняя грань которой перпендикулярна моду- 65

4 лируемому световому потоку и оптической оси отрицательного анизотропного кристалла, из которого состоит двулучепреломпяющий элемент 5, призвЂ” мы б и 7 полного внутреннего отражения, которые образуют кольцевой оптический резонатор, и отражающие поверхности которых просветлены, элемент 8, нарушающий полное внутреннее отражение от одной иэ граней призмы 6. Двулучепреломляющий элемент 5 установлен с гранью призмы б гипотенузной гранью в оптическбм контакте. Призма 7 выполнена с возможностью перемещения в направлении перпендикулярном своей проходной грани.

Элементы 4 и 8 (фиг. 1 и 2), нарушающие полное внутреннее отражение в. призмах 3 и б могут быть выполнены из пьезоэлектриков которые под дейст-. вием управляющего сигнала изменяют свою толщину, а с ней и воздушный слой между плоскостями элементов 4 и 8 и гранями призм 3 и 6, что приводит к оптическому контакту между ними и модуляции света, или Фз электрооптического кристалла, находящегося в оптическом контакте с призмами 3 и б и, показатель преломления которого изменяется под действием управляющего сигнала.

Модулятор света работает следующим образом.

Плоскополяризованный световой поток проходит через трехгранную призму 1, преломляется на границе призма 1 вЂ” двулучепреломляющий,элемент 2 в направлении его оптической оси.

Пройдя по оптической .оси двулучепреломпяющий элемент 2, свет преломляется на грани призмы 3 и выходит под углом Ч/2 к перпендикуляру опущенному на грань призмы 3, причем

skn (/2= sin 9 . (1) ппа

B кольцевом оптическом резонаторе, которым является призма 3, поверхности полного внутреннего отражения расположены так, что световой поток образует световое кольцо с углом падения света на входную грань призмы 3 равным М /2. Для этого направления . показатели преломления для обыкновенного по и необыкновенного п лучей будут различными. В частностй, для отрицательного лучепреломпяющего элемента п будет меньше пп. При этом показатель преломления необыкновенного луча можно определить по формуле !

Sin V собой вЂ” I>)

s n е о где Э. вЂ” угол между оптической осью двулучепреломляющего элемента и направлением падения на него света в кольцевом оптическом резонаторе, т .е . призме 3.

873197

B= arcsin(вЂ” . зи ч/1) ппо

n0 /

1- К"

P = Р ° вЂ”

Так как показатель преломления призмы выбран согласно соотношения (1), то необыкновенные .лучи света не проходят через границу призма 3 двулучепреломляющий элемент 2, а циркулируются по кольцевому оптичес-. кому резонатору. При этом мощность световой энергии в резонаторе возрастает до тех пор, пока не нарушится полное внутреннее отражение с помощью элемента 4. Так как нарушение полного внутреннего отражения может быть обеспечено практически мгновенно, то величина длительности импульса Т на выходе модулятора равняется: где 8 - длина кольцевого оптического ре з он ат ора;

Ч - средняя скорость света в кольцевом оптическом резонаторе. для изменения длительности импульса модулированного света в модуляторе может быть предусмотрено изменение длины оптического пути в кольцевом оптическом резонаторе с помощью 25 перемещающейся призмы 7>как показано на фиг. 2.

Величину мощности светового потока, накопленную в кольцевом оптическом резонаторе можно определить по 30 формуле где Р, вЂ” мощность накопленная в коль-, цевом оптическом резонаторе;

P - мощность модулируемого светового потока;

К вЂ” светопропускание кольцевого 40 оптического резонатора за один проход по нему света;

- количество проходов переднего фронта модулируемого света по кольцевому оптическому 45 резонатору.

Максимально возможная мощность, накопленная в кольцевом резонаторе при т-ъаi будет равна Рщ = P с У 1-К

Таким образом, периодически нару-;О шая полное внутреннее отражение в призпризме 3 получим модулированный свет, амплитуда которого в 1/1-К раз больше величины мощности модулируемого света, а длительность с.

Модулятор позволяет получить мощность модулированного светового потока большую чем мощность модулируемого потока.

Формула изобретения

Модулятор света, содержащий призмы для ввода и вывода излучения, двулучепреломляющий элемент и кольцевой 65 оптический резонатор в виде призмы полного внутреннего отражения, по крайней мере, одна грань которой выnoëíåíà с возможностью периодического нарушения полного внутреннего отражения, отличающийся тем, что, с целью повышения мощности модулированного светового потока, двулучепреломпяющий элемент установлен в оптическом контакте с призмой для ввода излучения и гранью призмы полного внутреннего отражения, причем его оптическая ось ориентирована в направлении распространения света под углом к поверхности призмы полного внутреннего отражения а показатель преломления призмы полного внутреннего отражения где 6 вЂ” угол между оптической осью двулучепреломляющего элемента и перпендикуляром к грани призмы полного внутреннего отражения; угол между падающим и отраженным светом в призме полного внутреннего отражения; и„ вЂ” показатель преломления призмы полного внутреннего отражения;

n вЂ” показатель преломления обыкновенного луча в двулучепреломпяющем элементе, нз вЂ” показатель преломления неI обыкновенного луча в направлении падающего света в " призме полного внутреннего отражения.

2..Модулятор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что кольцевой оптический резонатор выполнен в виде призмы с равными углами.

3. Модулятор по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью получения импульсов различной длительности кольцевой оптический резонатор выполнен с возможностью изменения оптической длины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Катыс Г.П. и др. Модуляция и отклонение оптического излучения. М., "Наука", 1967, с. 79-83.

2. J. R. l zat t. "Inte гпа1 Reflect ion Barriers as Reflectors in a Hodi

f iec1 Fabri - Pегоt Interfегоmel r"

Opt. Soc. Am;, 1965, ч. 55, р. 202, 873197

1 8 фис. 1 фий.l

Составитель Н. Наэарова

Редактор Н. Воловик Техред М.Голинка Корректор Н. Степ

Закав 9044/74 Тираж 542 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130%, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Офилиал ИПП "Патент", г, ужгород, ул. Проектная, 4

Похожие патенты:

Компаратор световых потоков // 853592

Интерференционный модулятор // 851321

Устройство для измерения изменений разности фаз световых колебаний // 505984

Устройство для измерения длительности монохроматических ультракоротких световых импульсов // 500772

Способ интерференционной амплитудно модуляции h3js учения* аш1йо-т?\ш:-бнблиоте;: // 329409

Патент 285134 // 285134

Устройство для преобразования светового потока // 240301

Электрооптический интерференционный модуляторсвета // 206636

Патент 186770 // 186770

Патент 156716 // 156716

Способ измерения параметров физических полей // 2178188

Изобретение относится к способам измерения параметров физических полей, предпочтительно динамических по характеру

Способ и устройство для управления цветом на дисплее // 2445661

Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам и может быть использовано в дисплеях, содержащих интерференционные модуляторы

Модулятор интенсивности лазерного излучения // 1500142

Способ спектральной фильтрации диффузного излучения // 2511036

Изобретение относится к способу спектральной фильтрации излучения с помощью интерференционных фильтров в условиях низкой интенсивности и высокой расходимости потока излучения. Спектральная фильтрация осуществляется с помощью многослойного интерференционного фильтра, содержащего слои с периодически меняющимся значением коэффициента преломления. Кроме того, интерференционный фильтр содержит проходящую по всей толщине фильтра ячеистую структуру с вертикальными светоизолирующими стенками, которая обеспечивает разделение проходящего через фильтр излучения на отдельные световые потоки. Каждый из световых потоков имеет сечение, не превышающее размера площадки пространственной когерентности при данной расходимости светового потока, и спектральная фильтрация осуществляется раздельно для каждого из этих световых потоков. Технический результат заключается в увеличении допустимой расходимости и регистрируемой интенсивности излучения. 2 ил.

Способ и устройство считывания, измерения или определения параметров дисплейных элементов, объединенных со схемой управления дисплеем, а также система, в которой применены такие способ и устройство // 2526708

Изобретение относится к микроэлектромеханическим системам дисплейных устройств. Техническим результатом является повышение эффективности определения рабочей характеристики дисплейного устройства за счет измерения электрического отклика этого устройства в ответ на сигнал, поданный через электроды этого устройства. Устройство содержит матрицу интерферометрических модуляторов, схему управления, подающую сигнал через первый и второй электроды одного из интерферометрических модуляторов, изменяющий состояние указанного модулятора из первого состояния во второе состояние и обратно в первое состояние, схему обратной связи, измеряющую электрический отклик указанного модулятора в ответ на сигнал, процессор, управляющий схемой формирователя, получения данных, характеризующих измеренный отклик, и определения на основе отклика рабочей характеристики модулятора, запоминающее устройство, взаимодействующее с процессором. 4 н. и 23 з.п. ф-лы, 27 ил.

Изобретение относится к средствам калибровки дисплейного устройства. Техническим результатом является обеспечение калибровки дисплейного элемента в ответ на поданный сигнал. В способе с помощью схемы управления подают управляющий сигнал с первым уровнем между первым и вторым электродами дисплейного устройства, линейно изменяют управляющий сигнал от первого уровня до второго уровня, отслеживают электрический отклик схемы управления, подают сигнал обратной связи на схему управления на основании электрического отклика, с помощью схемы управления прерывают линейное изменение управляющего сигнала в ответ на сигнал обратной связи. 4 н. и 20 з.п. ф-лы, 27 ил.

Способ компенсации температурного смещения полосы интерференционно-поляризационного фильтра // 2539113

Изобретение относится к оптическому приборостроению и касается способа компенсации температурного смещения полосы пропускания интерференционно-поляризационного фильтра. Фильтр содержит стопу регулируемых элементов с полуволновыми пластинками, вращением которых настраивают полосы пропускания регулируемых элементов фильтра на измеряемую спектральную линию объекта. Для компенсации температурного смещения полосы пропускания луч света от опорного источника направляют через каждый регулируемый элемент одновременно со светом измеряемой спектральной линии объекта. Пропущенный элементом луч опорного источника расщепляют на два луча, обыкновенный и необыкновенный, и используют изменение разности интенсивностей этих лучей, вызванное изменением температуры элемента, как сигнал обратной связи для поворота полуволновой пластинки, компенсирующего температурное смещение полосы пропускания элемента. Технический результат заключается в повышении точности и упрощении способа. 2 ил.

Интерференционный фильтр, оптический модуль и анализирующее устройство // 2581742

Интерференционный фильтр содержит первую отражательную пленку и вторую отражательную пленку, размещенную так, чтобы обращаться к первой отражательной пленке с зазором между ними. В первом варианте первая и вторая отражательные пленки включают пленку сплава Ag-Sm-Cu. Во втором варианте первая и вторая отражательные пленки включают пленку сплава Ag-Bi-Nd. В третьем варианте первая и вторая отражательные пленки включают одну из пленок сплава Ag-Sm-Cu и сплава Ag-Bi-Nd. Первая и вторая пленки сплава имеют толщину менее чем 80 нм. Технический результат - повышение жаропрочности и стойкости к обработке при сохранении отражательной способности, а так же повышение пропускной способности. 7 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

Способ формирования цветного декоративного покрытия с помощью анодирования // 2620801

Изобретение относится к технологии получения декоративных покрытий при окраске металлических изделий в различные цвета и создания высокотехнологичных оптоэлектронных устройств с применением элементов, способных отражать или пропускать свет с определенной настраиваемой длиной волны. Способ получения декоративного покрытия с изменяющимся цветом при изменении угла наблюдения заключается в формировании одномерного фотонного кристалла с фотонной запрещенной зоной в видимом диапазоне с помощью анодирования поверхности вентильного металла или сплава на его основе с содержанием вентильного металла не менее 50% при циклически изменяющихся параметрах: тока и напряжения, причем каждый цикл состоит из двух стадий: на первой стадии анодирование проводят при стабилизации тока в интервале от 0,1 до 50 мА/см2 в течение времени, обеспечивающего протекание заряда от 0,05 до 5 Кл/см2; на второй стадии анодирование проводят при стабилизации напряжения, повышая его от значения напряжения в конце первой стадии до значения, лежащего в диапазоне от 10 до 200 В, с уменьшающейся скоростью подъема напряжения от 5 В/с до 0 В/с, и выдерживают при этом значении в течение времени, обеспечивающего протекание заряда от 0,05 до 5 Кл/см2, обеспечивая соотношение максимального напряжения на второй стадии к минимальному напряжению на первой стадии более 1,4, при этом металлическая поверхность в процессе получения декоративного покрытия служит в качестве анода, а в качестве катода используют инертный материал, при этом заряд анодирования на первой и второй стадиях сокращают на 0,01-10% на каждом последующем цикле анодирования, количество которых лежит в интервале от 20 до 300. Изобретение позволяет получать цветные декоративные покрытия высокого качества простым и воспроизводимым способом, характеризующимся безопасностью и экологичностью за счет исключения из технологии ядовитых веществ. 8 з.п. ф-лы, 10 ил., 2 табл., 5 пр.

Детекторная головка // 2624608

Изобретение относится к области измерительной техники и касается детекторной головки. Детекторная головка включает в себя корпус, который выполнен в виде основания и крышки. В основании выполнен сквозной волноводный канал, а в крышке расположен короткозамыкатель. Между основанием и крышкой установлена полосковая плата, на которой расположены фильтр, контактная площадка и детекторный диод. С внешней стороны основания непосредственно над сквозным волноводным каналом установлена диэлектрическая мезоразмерная частица, формирующая фотонную струю. Расстояние между внешней поверхностью основания и детекторным диодом, расположенным на полосковой плате, составляет не более длины фотонной струи, формируемой диэлектрической частицей. Технический результат заключается в увеличении чувствительности и поля зрения устройства. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.