Управляемая электрооптическая дифракционная решетка (варианты)

Полезная модель относится к области квантовой электроники, а именно, к средствам управления параметрами оптического излучения и может быть использована в устройствах вычислительной техники, связи и систем управления

Управляемая электрооптическая дифракционная решетка выполняется в виде электрооптической пластины, на поверхность которой наносятся две системы управляющих линейных электродов в виде встречно-штыревой структуры и подключенные к источнику питания. Эта система электродов образует первую дифракционную решетку. На противоположную поверхность электрооптической пластины наносится сплошной низкоомный прозрачный электрод, подключенный к дополнительному источнику питания. Как разновидность конструкции этот сплошной низкоомный прозрачный электрод выполняется в виде системы управляющих линейных электродов, образующих вторую дифракционную решетку. Вариантом исполнения является нанесение на противоположную поверхность электрооптической пластины дополнительной системы управляющих линейных электродов, образующих вторую дифракционную решетку, подключенной к дополнительному источнику питания. В результате такого конструктивного исполнения управляющее электрическое поле распределятся по всему объему электрооптической пластины, что увеличивает набег фаз светового потока. Изменение потенциала дополнительного нижнего прозрачного электрода позволяет изменять пространственное распределение набега фаз, изменяя угол дифракции дифракционной решетки.

1 с.п. ф-лы, 10 ил.

Полезная модель относится к области квантовой электроники, а именно к средствам управления параметрами оптического излучения и может быть использовано в устройствах вычислительной техники, связи и системах измерения спектрального состава оптического излучения.

Известна амплитудная пропускающая дифракционная решетка (Ахманов, С.А. Физическая оптика: учебник, 2 изд. [Текст] / С.А.Ахманов, С.Ю.Никитин. - М.: Наука, 2004. 656 с.), включающая прозрачную изотропную пластину с нанесенной одну ее поверхность амплитудной маской, функция пропускания которой периодически изменяется от координаты. Такая решетка может быть использована, например, в устройствах спектральной селекции. Изменение спектра пропускания такой решетки осуществляется ее механическим поворотом относительно направления светового потока.

Недостатками данного устройства являются невозможность электрической перестройки спектра его пропускания, что ограничивает его быстродействие и область применения.

Недостатками данного устройства являются невозможность электрической перестройки спектра его пропускания, что ограничивает его быстродействие и область применения.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является электрооптическая дифракционная решетка (Хасперджер, Р. Интегральная оптика: теория и технология. Пер с англ. [Текст] / Р.Хасперджер. - М.: Мир, 1985. С.170), содержащая электрооптическую пластину с нанесенными на ее поверхность двумя системами управляющих линейных электродов, выполненных в виде встречно-штыревой структуры и подключенных к источнику питания. Такой электрооптический элемент может быть использован в качестве управляемой электрическим напряжением дифракционной решетки, работающей в проходящем свете.

Недостатком данного элемента являются всего один тип формируемого распределения набегов фаз светового пучка, низкая чувствительность к управляющему напряжению, соответственно, вследствие низкой чувствительности - высокие управляющие напряжения.

В основу полезной модели поставлена задача повышения чувствительности к управляющему напряжению электрооптической дифракционной решетки.

Данная задача решается за счет того, что в электрооптической управляемой дифракционной решетке, содержащей электрооптическую пластину с нанесенными на ее поверхность двумя системами управляющих линейных электродов, выполненных в виде встречно-штыревой структуры, образующих первую дифракционную решетку и подключенных к источнику питания, дополнительно на противоположную поверхность электрооптической пластины нанесен сплошной низкоомный прозрачный электрод, подключенный к дополнительному источнику питания.

Как разновидность конструктивного исполнения управляемой электрооптической дифракционной решетки на противоположную поверхность электрооптической пластины нанесена дополнительно система управляющих линейных электродов, образующих вторую дифракционную решетку, подключенная к дополнительному источнику питания.

Сущность полезной модели поясняется чертежами,

где на Фиг.1 изображен вид сбоку, на Фиг.2 - вид сверху на поверхность электрооптической пластины (для ниобата бария-стронция НБС: 75), где 1 - электрооптическая пластина, 2 - первая система электродов, 3 - вторая система электродов, 4 - нижний низкоомный прозрачный электрод, 5 - источники питания электродов верхней встречно-штыревой структуры, 6 - источник питания нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода, 7 - световой пучок;

где на Фиг.3 изображен вид сбоку, на Фиг.4 - вид сверху на поверхность электрооптической пластины, где 1 - электрооптическая пластина, 2 - первая система электродов, 3 - вторая система электродов, 4 - третья система электродов, 5 - источники питания электродов верхней встречно-штыревой структуры, 6 - источник питания нижней системы электродов, 7 - световой пучок;

где на Фиг.5, 6, 7 изображены распределения электрических полей в электрооптической пластине 1 для различных значений потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4;

где на Фиг.8 изображены распределения набегов фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 для различных значений потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4;

где на Фиг.9 изображено распределение электрического поля в электрооптической пластине 1 прототипа;

где на Фиг.10 изображено распределение набега фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 прототипа.

Управляемая электрооптическая дифракционная решетка работает следующим образом.

Световой пучок 7 (Фиг.1, 2) вводится в управляемую электрооптическую дифракционную решетку, образованную первой 2 и второй 3 системами встречно штыревых электродов через верхнюю поверхность электрооптической пластины 1, дифрагирует на первой 2 и второй 3 системах встречно-штыревых электродов, проходит через электрооптическую пластину 1 и выводится через нижний сплошной низкоомный прозрачный электрод 4 (выводится через дополнительную систему линейных управляющих электродов по второму варианту).

Напряжение от источника 6, подаваемое на нижний сплошной низкоомный прозрачный электрод 4 может принимать любые промежуточные значения от напряжения, подаваемого на первую 2 и вторую 3 системы встречно штрыревых электродов. Распределения напряженности электрического поля в электрооптической пластине 1 для различных значений потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4 показаны на фиг.5, 6, 7.

Как видно из фиг.5, 6, 7 изменением потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4 можно смещать область повышенной напряженности электрического поля по объему электрооптической пластины 1 и, соответственно, изменять распределение набега фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 (фиг.8). Изменение распределения набега фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 приводит к изменению результата пространственной интерференционно-дифракционной картины

Введение дополнительно на нижнюю поверхность электрооптической пластины 1 сплошного низкоомного прозрачного электрода 4, подключенного к дополнительному источнику питания 6, смещает концентрацию силовых линий электрического поля к нижнему низкоомному прозрачному электроду 4, в результате чего управление набегом фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 происходит по всему объему электрооптической пластины 1, а значит, повышается чувствительность дифракционной решетки к управляющему напряжению и снижаются управляющие напряжения.

В прототипе область повышенной напряженности электрического поля в электрооптической пластине 1 вследствие планарности первой 2 и второй 3 системам встречно штыревых электродов находится в приповерхностном слое электрооптической пластины, не смещается при изменении управляющего напряжения и как результат: - небольшой набег фаз светового пучка в электрооптической пластине 1, а значит и низкая чувствительность дифракционной решетки к управляющему напряжению и высокие управляющие напряжения, а так же невозможность пространственного изменения интерференционно-дифракционной картины от изменения управляющего напряжения.

Как следует из результатов расчетов (фиг.5-10), предлагаемая полезная модель обеспечивают большую чувствительность к изменению управляющих потенциалов.

1. Управляемая электрооптическая дифракционная решетка, содержащая электрооптическую пластину с нанесенными на ее поверхность двумя системами управляющих линейных электродов, выполненных в виде встречно-штыревой структуры и подключенных к источнику питания, образующих первую дифракционную решетку, отличающаяся тем, что на противоположную поверхность электрооптической пластины нанесен сплошной низкоомный прозрачный электрод, подключенный к дополнительному источнику питания.

2. Управляемая электрооптическая дифракционная решетка, содержащая электрооптическую пластину с нанесенными на ее поверхность двумя системами управляющих линейных электродов, выполненных в виде встречно-штыревой структуры и подключенных к источнику питания, образующих первую дифракционную решетку, отличающаяся тем, что на противоположную поверхность электрооптической пластины нанесена дополнительно система управляющих линейных электродов, образующих вторую дифракционную решетку, подключенная к дополнительному источнику питания.