Техника - молодёжи 1976-08, страница 45
человека и его быту зависят от того, насколько быстро будут построены инструменты управления светом. Ведущая роль в решении столь важной задачи отводится нелинейным кристаллам. Сейчас предложено и опробовано много различных устройств, воздействующих на лазерный луч. Расскажем только о некоторых из них, наиболее типичных. Электрооптический модулятор света. Этот прибор основан на использовании нелинейных кристаллов (например, ниобата лития, ди-гидрофосфата калия или аммония), обладающих электрооптическим эффектом. Суть его заключается в том, что скорость света, распространяющегося в материале, зависит от величины приложенного к нему электрического поля. Сам модулятор устроен просто — между электродами плоского конденсатора зажат кристалл (рис. 1), зато механизм его действия довольно сложен. Как известно, лазерный луч линейно поляризован, то есть электрический вектор световой волны на всем пути остается в одной и той же плоскости. Так вот, этот луч, проникая в кристалл, раздваивается, причем образующиеся компоненты также линейно поляризованы (их плоскости поляризации ортогональны), а главное — распространяются с различными скоростями. Приложив электрическое поле, мы можем сделать это различие куда заметнее. Если поляризация лазерного луча совпадала бы с -какой-либо поляризацией из задаваемых кристаллом; не было бы никакого раздвоения. Мы получили бы фазовый модулятор. Электрическое поле, приложенное к нему, изменяет только фазу прошедшего через кристалл луча. Действительно, оно влияет на скорость и, следовательно, время распространения световой волны. А ее фаза равна произведению как раз этого времени на частоту колебаний. Фазовые модуляторы не получили особого распространения. Слишком высока частота световой волны — в миллионы раз больше частоты радиоволны, и по этой причине непосредственная фиксация фазового сдвига невозможна. По крайней мере, без преобразования его (с помощью интерферометров) в величину, поддающуюся регистрации фотоприемником, — в интенсивность светового потока. Но ведь ничто не мешает получить световой поток, промодулиро-ванный сразу по интенсивности. Надо лишь, чтобы лазерный луч был поляризован под равными углами к направлениям поляризации его компонентов в кристалле. Тогда эти компоненты будут одинаковой яркости. Выйдя из кристалла, они вновь сольются в единый луч. Его поляризация, из-за внесенного фазового сдвига, будет уже не линейной, а эллиптической — электрический вектор световой волны описывает эллипс за время, равное периоду ее колебаний, то есть за неизмеримо малый промежуток. Сама форма эллипса зависит от величины фазового сдвига, а значит — от величины электрического поля, приложенного к кристаллу. На своем пути такой луч встречает поляризатор, где он опять раздваивается на линейно поляризованные (в ортогональных плоскостях) составляющие. Та из них, что поляризована вдоль собственной плоскости поляризатора, пройдет через него почти без потерь, другая же полностью задержится, поглотится им. Тем самым колебания фазового сдвига компонентов в кристалле, задаваемые приложенным к нему электрическим полем, преобразуются в соответствующие изменения яркости выходящего из поляризатора света. На рисунке 2 приведена типичная для электрооптических модуляторов зависимость интенсивности луча I от величины напряжения U, подаваемого на электроды. Разность между напряжениями, при которых модулятор почти полностью задерживает свет I" или почти полностью пропускает Г, определяется только свойствами кристалла и является одной из самых важных характеристик прибора. Для лучших модуляторов, выпускаемых серийно, она составляет от 100 до 700 В. Рассмотренное конструктивное оформление прибора применяется при сравнительно низких частотах модуляции (до 100 мГц). Однако во многих устройствах — лазерных линиях связи, оптических блоках памя- ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИИ МОДУЛЯТОР СВЕТА ЭЛЕКТРОДЫ ЛАЗЕР КРИСТАЛЛ ПОЛЯРИЗАТОР ОПТИКА ДКУСТООПТИЧЕСКОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ПОГЛОТИТЕЛЬ УЛЬТРАЗВУКА ЛАЗЕР |
