Большая техническая энциклопедия
2 4 7
D L N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
ЭВ ЭК ЭЛ ЭМ ЭН ЭО ЭП ЭР ЭС ЭТ ЭУ ЭФ ЭХ ЭШ

Электрооптический кристалл

 
Электрооптический кристалл ориентирован в направлении Z, его боковые грани параллельны осям X и Y. Поляризатор и анализатор ориентированы по отношению к опорным осям под углами 45 и - 45 соответственно.
Зависимость температуры Кюри монокристаллов твердых растворов систем 1 - KNb03 - LiNb03 - BaNb206. 2 - KSr2Nb5015 - KBa2Nb5Ois. 3 - KBa2Nb5C. 5 - KPbiNbsCb от нормализованного параметра решетки л / We / a ( гл 5. Электрооптические кристаллы, имеющие при комнатной температуре структуру ТКВБ, были выращены из тройной системы KNb03 - LiNb03 - BaNb2Oe ( гл.
Электрооптические кристаллы - сегнетоэлектрики являются весьма перспективными для систем постоянной и оперативной памяти с фазовой записью информации. Обнаруженный в 1966 году Ашкиным и др. [1.4] эффект оптически индуцированного двулучепреломления в монокристаллах некоторых сегнетоэлек-триков и его дальнейшее изучение показало, что в основном первичные процессы фотопереноса в фотохромных материалах и сегнетоэлектриках одинаковы.
Кривые зависимости порогового тока накачки от напряженности магнитного поля. Электрооптический кристалл 2 с плоскопараллельными торцами црмещен в оптический резонатор так, что ось Z кристалла совпадает с оптической осью резонатора.
Электрооптические кристаллы находят широкое практическое применение. Из них изготовляются оптические затворы и модуляторы для передачи информации с использованием лазерного пучка, генерации гигантских импульсов излучения. Модуляторы света применяются в световой связи, в светодальномерах, в устройствах звукозаписи звукового кино, в цветном телевидении, в автоматических поляриметрах, в устройствах скоростной фото - и киносъемки и пр. Электрооптцческие преобразователи используются в управляемых узкополосных интерференционно-поляризационных светофильтрах, в устройствах для измерения высоких напряжений, в оптических элементах счетно-решающих систем. Создавая неоднородное электрическое поле в электрооптическом кристалле, можно эффективно изменять направление распространяющегося в нем светового пучка. Остановимся кратко на некоторых из перечисленных применений.
Электрооптические кристаллы типа нио-бата лития интенсивно исследовались в связи с их ярко выраженными нелинейными оптическими свойствами.
Параметр электрооптического кристалла ( e [ ( / s) l 2, входящий в формулу (3.64), равен 0 8 для LiNb03 и мало отличается от аналогичного параметра для Других подходящих материалов: DKDP и BSO при комнатной температуре.
В результате электрооптический кристалл в структуре такого ПВМС должен быть изолирован по крайней мере от одного из электродов. Если оба электрода расположить непосредственно на поверхностях кристаллической пластины, поверхности кристалла окажутся эквипотенциальными, U ( х, у) const и, следовательно, фЬ2 const, сколько бы сложное электрическое поле не было создано внутри электрооптического кристалла. Таким образом, пространственная модуляция кристаллом, не изолированным от электродов, за счет продольного электрооптического эффекта невозможна.
В фототитусе электрод и электрооптический кристалл разделяются фотопроводником. Его диэлектрическая проницаемость и толщина обычно таковы, что и в этом случае слагаемое E / d - мало в сравнении с ez / d2 - В результате, исходя из приведенных выше данных об изменениях диэлектрической проницаемости кристалла при охлаждении, разрешающая способность должна увеличиваться в соответствии с (8.4) в 3 раза.
Упрощенная эквивалентная электрическая схема электрооптического кристалла изображена на фиг.
В аналоговых дефлекторах из электрооптических кристаллов используется изменение направления светового луча, проходящего через электрооптический элемент, обусловленное изменением показателя преломления при наложении а кристалл управляющего электрического поля.
Зависимость Уф / Vcs от частоты при различных в полосковом волноводе с комбинированным диэлектриком. Однако вследствие различия диэлектрических констант электрооптического кристалла в оптическом и свч диапазонах выравнивание скоростей света и сзч волн в линии достигается путем ее неоднородного заполнения диэлектриком. Часть сечения линии заполняется электрооптическим кристаллом, имеющим высокое значение диэлектрической проницаемости, другая часть сечения заполняется диэлектриком с низким значением проницаемости. Соотношение этих частей сечения выбирается так, чтобы эквивалентная проницаемость для всего сечения в диапазоне свч была равна проницаемости электрооптического кристалла в оптическом диапазоне.

В ПВМС модуляция света осуществляется электрооптическими кристаллами, которые в присутствии электрического поля становятся анизотропными и пространственно неоднородными. Поэтому рассмотрим более подробно, как свет взаимодействует с анизотропной средой. Тензор а является обратным к тензору диэлектрической проницаемости е, ае 1, он, как и е, - симметричный тензор второго ранга. Будем предполагать, что свет в кристалле не поглощается.
Время установления искусственной анизотропии в электрооптических кристаллах очень мало, что позволяет осуществить модуляцию даже на сверхвысоких частотах. Однако по мере увеличения частоты возрастают диэлектрические потери и необходимая для получения прежней глубины модуляции мощность. На высоких частотах, особенно при больших амплитудах модулирующего напряжения, параметры модулятора могут изменяться вследствие нагревания кристалла. Большинство используемых модуляторов работают до частот порядка 100 МГц.
К этим средам относятся сегнетоэлектрики ( электрооптические кристаллы) и аморфные полупроводники, причем наилучшие результаты как по светочувствительности, так и по дифракционной эффективности получены в сегнетоэлектриках при совместном воздействии света и внешнего электрического поля. По-видимому, поиск материалов, изменяющих оптические свойства при совместном действии света и электрического поля, является наиболее перспективным направлением для создания оптических запоминающих устройств.
Параметры электрооптических кристаллов при 20 С и л 0 548 мкм. В табл. 25.1 приведены параметры некоторых электрооптических кристаллов. Промышленное применение нашли лишь четыре из них: дигидрофосфат ( KDP) и дидейтерофосфат калия ( DKDP), ниобат и танталат лития.
Чтобы оценить возможности модуляторов при использовании различных электрооптических кристаллов, был произведен расчет на ЭЦВМ типа Проминь - М для широкого диапазона значений основных параметров: синхронной частоты, геометрических размеров, глубины модуляции.
Схема - устройства микроканального ПВМС с электрооптическим Кристаллом показана на рис. 3.31, а функционирует он следующим образом. При проецировании входного изображения ( управляющих оптических сигналов) па фотокатод ПВМС поглощение квантов света в нем приводит к испусканию электронов с эффективностью р ( обычно несколько процентов в видимом диапазоне длин волн), так что пространственное распределение интенсивности преобразуется в соответствующее распределение электронов, ускоряемых приложенным напряжением. Влетая в каналы МКП, которые представляют собой распределенный динод, они размножаются в результате многократных актов вторичной электронной эмиссии, обеспечивая тем самым увеличение плотности тока, как в фотоэлектронном умножителе.
Возможность управления параметрами голографической записи в легированных электрооптических кристаллах обусловливает необходимость детального исследования природы донорных и акцепторных центров, возникающих при вводе примесей.
При втором способе внутри резонатора ОКГ помещают электрооптический кристалл. В случае изменения коэффициента преломления кристалла изменяются оптическая длина резонатора и частота излучения.
Схема электрооптического отклоняющего устройства с квадруполь-иым расположением электродов. Чтобы получить линейное изменение показателя преломления, электрооптический кристалл помещают в неоднородное электрическое поле, имеющее градиент в направлении, перпендикулярном направлению распространения света. Поэтому создается компонента поля, параллельная оси Z и изменяющаяся линейно в этом направлении.
Особыми свойствами обладают фильтры, изготовленные из электрооптических кристаллов, у которых дисперсия двулуче-преломления характеризуется наличием так называемой длины волны квазиизотропности, когда на данной Я у одноосного кристалла Л / г 0 и оптическая индикатриса из эллипсоидальной становится сферической. В этом случае при скрещенных поляризаторе и анализаторе пропускание фильтра равно нулю и, наоборот, велико по всей апертуре при наложении поля смещения, деформирующего индикатрису.
В устройствах без отклонения луча зеркало заменено электрооптическим кристаллом, с помощью которого при сканировании модулированным электронным лучом осуществляется двойное лучепреломление. Здесь реализуются преимущества электронного сканирования и возможность хранения изображения, определяемая свойствами кристалла.
В табл. 5 - 8 приведены некоторые характеристики электрооптических кристаллов.
Когда электрическое поле приложено в направлении оси 2 электрооптического кристалла, он становится двухосным.

Измерения выполнены с модулятором, у которого толщина электрооптического кристалла BSO равнялась 600 мкм, а тслщ ша слоев парилена составляла 2 - 3 мкм. Характерная сообентость приведенных зависимостей - дифракционная эффективность ц убывает пропорционально 1 / v4 при v 10 лин / мм. Этот вывод экспериментально подтвержден при исследовании другого ПВМС - модулятора ПРИЗ, в котором используется тот же активный элемент - кристалл BSO.
Отклоняющая система на два положения. Кристалл 2 с естественным двулучепреломле-нием, расположенный за электрооптическим кристаллом, служит для пространственного разделения лучей с различной поляризацией.
Спектральная зависимость оптически индуцированного двулуче-преломлеиия в неактивированном LiNbOa.| Спектры поглощения Li NbOs с примесями Cr, Co, Ni. В настоящее время многие стороны явления фотопреломления в электрооптических кристаллах остаются невыясненными.
Нелинейность может возникать также искусственно, если в электрооптическом кристалле существует некоторая обратная связь.
Электрически управляемая дифракция света на объемных голограммах в электрооптических кристаллах.
Электрически управляемая дифракция света на объемных голограммах в электрооптических кристаллах / / Письма в ЖТФ.
В разделе 7.4, где рассматривалась пространственная модуляция света электрооптическим кристаллом, были выделены два типа электрооптического эффекта - продольный и поперечный. Продольный эффект - в модуляторах ти-тус, фототитус, ПРОМ, в ПВМС с микроканальным усилителем, а поперечный - в модуляторе ПРИЗ.
На рис. 8.19 показаны конструкции двух электронно-лучевых трубок с электрооптическим кристаллом в качестве мишени - ПВМС типа титус. В приборе, конструкция которого показана на рис. 8.19, а, управляющий электрический сигнал подается на электрод, с помощью которого модулируется ток электронного луча, производящего запись изображения. При этом коэффициент вторичной эмиссии кристалла ДКДР меньше единицы, и, следовательно, поверхность кристалла заряжается отрицательно. Стирание записанной информации производится с помощью специального источника электронов, которым вся поверхность кристалла облучается одновременно и равномерно. В; при таких энергиях электронов коэффициент вторичной эмиссии больше единицы, и поверхность кристалла, теряя электроны, заряжается положительно.
Это достигается в управляемых светофильтрах путем регулирования напряжения на электрооптических кристаллах. Введенные в систему пластинки ADP позволяют при действии на них электрического поля смещать и изменять ширину пропускания фильтра от долей ангстрема до нескольких сотен ангстрем; кроме того, полосу пропускания можно сместить в любую желаемую область.
Фотогальванический эффект - новый механизм нелинейного взаимодействия волн в электрооптических кристаллах / / Квантовая электрон.
При z0 О, когда плоскость заряда смещается в объем электрооптического кристалла или в изолирующий слой, амплитуда модуляции света уменьшается на всех пространственных частотах.
Приведенная чувствительность получена для образца ПВМС, имевшего толщину пластины электрооптического кристалла LiNbO3 500 мкм. Разрешающая способность такого ПВМС относительно невелика. Уменьшение толщины пластины приводит, как известно, к увеличению разрешающей способности и одновременно к уменьшению чувствительности ПВМС.
В результате в освещенных местах считывающий свет изменяет поляризацию при прохождении электрооптического кристалла, что позволяет воспроизводить позитив записанного изображения. Для увеличения контраста электроды на время считывания закорачивают. Стирают запись, равномерно освещая фотопроводник светом, возбуждающим свободные носители.

Известно, что голограммы можно записывать на самых разнообразных материалах, включая электрооптические кристаллы и термопластические пленки. В работе [19] дан исчерпывающий обзор некоторых из этих материалов, получивших наиболее практическое применение; среди них все еще выделяются галогенидосеребряные фотографические материалы благодаря своей надежности, доступности, высокой чувствительности и вообще хорошим характеристикам. Хотя они и требуют некоторого времени для обработки и при нормальном использовании не обладают способностью к дополнительной записи или стиранию, они продолжают оправдывать прозвище единственный друг голографиста.
В данном разделе мы исследуем вопрос о том, к чему приводит включение электрооптического кристалла в резонатор Фабри - Перо. Поскольку в оптическом резонаторе свет отражается многократно, эффективная длина взаимодействия светового пучка в электрооптическом кристалле сильно возрастает. Это существенно увеличивает глубину модуляции как в фазовых, так и в амплитудных модуляторах. Рассмотрим теперь эти устройства более подробно.
Стирание информации обычно производится приложением потенциала, обеспечивающего появление на рабочей поверхности пластины электрооптического кристалла ( на диэлектрическом зеркале) вторичных электронов, увлекаемых сеткой. Тогда оставшиеся положительные заряды компенсируют записанный электронный образ.
Они имеют различные конструкцию и области применения, однако использование в них одного электрооптического кристалла позволяет рассматривать их совместно.
Из этой оценки особенно наглядно, насколько более чувствительна ЭОК по сравнению с электрооптическими кристаллами, у которых полуволновое напряжение выше в десятки и сотни раз.
Возможность улучшения голографических параметров при записи голограмм во внешнем электрическом поле значительно расширяет круг электрооптических кристаллов, в которых эта запись может быть осуществлена.
Элементы фильтра Лио о пластинками, состоящими из двух клиньев. Р, Р2 и Р3 - поляризационные призмы. Ci, DI и Сг, В2 - кристаллические клинообразные пластинки.| Внешний вид ( а и кривая пропускания ( б интерференционно-поляризационного фильтра. В других конструкциях изменяют двойное лучепреломление элементов, изготовляя пластинки или их части из электрооптических кристаллов, способных менять коэффициент двойного лучепреломления под действием приложенного поля. Предложен также ряд способов управления полосой пропускания согласованным поворотом элементов фильтра друг относительно друга, что существенно усложняет конструкцию фильтра.
Явление фоторефракции было обнаружено в 1966 г. при изучении прохождения достаточно мощного лазерного луча через электрооптические кристаллы LiNbOs, LiTaO3 и некоторые другие.
До сих пор при рассмотрении электрооптической модуляции предполагалось, что фаза электромагнитной волны, выходящей из электрооптического кристалла, определяется мгновенными значениями внешнего электрического поля. Понятно, что это предположение теряет силу, когда поле, действующее на кристалл, является переменным с достаточно высокой частотой. В этом случае за время прохождения света через кристалл внешнее электрическое поле может существенно измениться ( и даже несколько раз поменять знак) и полная задержка ( или изменение фазы) окажется очень малой. Высокочастотные модуляции особенно важны для систем оптической связи с большой скоростью передачи информации, в которых модулирующее поле может осциллировать на частотах микроволнового диапазона. Для учета этих высокочастотных эффектов при электрооптической модуляции необходимо рассмотреть распространение света в кристаллах при наличии электрических полей, изменяющихся как во времени, так и в пространстве.
В другом устройстве, получившем название PROM ( Pockels Readout Optical Modulator), в качестве модулирующей среды используется электрооптический кристалл Bii2SiO2, обладающий фотопроводимостью Размеры кристалла 20x20 мм, толщина 250 мкм. На полированные поверхности кристалла нанесены слои диэлектрика ( Parylene), поверх которых напылены платиновые электроды. Модулятор работает на просвет при комнатной температуре. Область максимальной чувствительности лежит в пределах от 400 нм до 500 нм. Чувствительность в области от 500 нм до 630 нм падает на три порядка.
При его приложении имеет место максимальная модуляция поляризации и амплитуды, поэтому полуволновое напряжение является одной из основных характеристик электрооптических кристаллов. При выключении напряжения пропускание света кристаллом быстро восстанавливается по тому же закону. Частоты модуляции зависят от конкретной реализации прибора ц обычно лежат в мегагерцевом диапазоне.
Варианты ( а, б конструкции электрически управляемого модулятора-типа титус. Чувствительным к свету элементом в нем служит слой фотопроводника, например селена, который наносится на одну из поверхностей электрооптического кристалла. При записи изображений в фотопроводнике и электрооптическом кристалле с помощью пары электродов создается внешнее продольное электрическое поле. Заряд, возбуждаемый светом в фотопроводнике, дрейфует под действием этого поля и заряжает поверхность кристалла.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2014
словарь online
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11