Способ вращения вектора поляризации линейно поляризованного оптического излучения и устройство для его осуществления

Способ вращения вектора поляризации линейно поляризованного оптического излучения и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. Способ вращения вектора поляриздции линейно поляризованного оптического излучения, основанный на его пропускании через кристалл, обладающий оптической активностью, при одновременной деформации этого кристалла, отличающийся тем, что. еияио оа , с целью повышения температурной стабильности угла поворота вектора поляризации и снижения оптических потерь, кристалл деформируют в направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического излучения, изменяют величину деформации кристалла в интервале, соответствующем заданному диапазону углов поворота вектора поляризации выходного излучения, при одновременном повороте кристалла вйкруг оси, совпадающей с направлением распространения оптического излучения, и Измерении эллиптичности выходного излучения, устанавливают кристалл в положение, соответствующее мальной эллиптичности этого излучения .во всем заданном диапазоне углов поворота, после чего дополнительно деформируют кристалл с усилием, соответствуюп91м заданному углу поворота вектора поляризации оптического излучения . ffxoff i (Л с: iNd СО 00

СОНИ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

М АВТОРСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3784901/24-25 (22) 28.08.84 (46) 15.06.86. Бюл. В 22 (71) Ордена Трудового Красного Знамени институт радиотехники и электроники АН СССР (72) С.Н.Антонов, А.В.Герус, В.М.Котов и Ф.В.Лисовский (53) 535.8(088.8) (56) Патент Японии В 149819 кл. 104 С О, 1977. (54) СПОСОБ ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ВЕКТОРА

ПОЛЯРИЗАЦИИ ЛИНЕЙНО ПОЛЯРИЗОВАННОГО

ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ вращения вектора поля. ризации линейно поляризованного оптического излучения, основанный на его пропускании через кристалл, обладающий оптической активностью, при одновременной деформации этого кристалла, отличающийся тем, что, „,80„„1238017 А1 с целью повышения температурной стабильности угла поворота вектора поляризации и снищения оптических потерь, кристалл деформируют в направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического излучения, изменяют величину деформации кристалла в интервапе, соответствующем заданному диапазону углов поворота вектора поляризации выходного излучения, при одновременном повороте кристалла вокруг оси, совпадающей с направлением распространения оптического излучения, и измерении эллиптичности выходного излучения, устанавливают кристалл в положение, соответствующее мини- Ф мальной эллиптичности этого излучения .во всем заданном диапазоне углов поворота, после чего дополнительно деформируют кристалл с усилием, соответствующим заданному углу поворота Я вектора поляризации оптического излучения.

1238017

2. Устройство для вращения вектора поляризации линейно поляризованного оптического излучения, содержащее кристалл, обладающий оптической активностью, оптическая ось которого ориентирована вдоль направления рас-. пространения оптического излучения, пьезоэлектрйческий преобразователь и-источник управляющего напряжения, выход которого подключен к пьезоэлектрическому преобразователю, о тл и ч. а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения температурной стабильности угла поворота вектора поляризации и снижения оптических потерь, кристалл выполнен из парателлурита и имеет длину L вдоль оптической оси, выбранную из условия Ь >71, где Р- вращательная способность парателлурита в спектральном диапазоне оптического излучения, при этом пьезоэлектрический преобразователь одной своей поверхностью закреплен на.

1.

Изобретение относится к оптике, в частности к способу и устройству для управления ориентацией вектора поляризации о тическо излучения, и может использоваться в оптических системах передачи информации, а также в различных устройствах управления оптическим излучением.

Цель изобретения — повышение температурной стабильности угла поворота вектора поляризации, снижение оптических потерь.

Ва фиг. 1 и 2 схематично изображено устройство для реализации предложенного способа; на фиг. 3 - экспериментальные зависимости угла пово рота вектора поляризации и эллиптич ности оптического излучения на выходе кристалла Те0 от величины напряжения, подаваемого на пьезоэлектрический преобразователь.

Устройство (фиг. 1) содержит кристалл 1 парателлурита, оптическая ось которого ориентирована вдоль направления распространения оптического излучения, пьезоэлектрический преобразователь 2, одна поверхность которого закреплена на боковой поверхбоковой поверхности кристалла, параллельной его оптической оси, а другая

его поверхность зажата вместе с боковой поверхностью кристалла механическим фиксатором, установлениям с возможностью поворота совместно с пьезоэлектрическим преобразователем и кристаллом вокруг оптической оси кристалла, на выходе кристалла расположены светоделительный элемент, устройство.для контроля эллиптичности и угла поворота вектора поляризации оптического излучения, схема сравне-, ния и регистратор эллиптичности, при этом .светоделительный элемент оптическй связан с устройством для контроля эллиптичности и угла поворота вектора поляризации оптического излучения, один электрический выход которого подключен к регистратору эллиптичности, а другой через схему сравнения - к входу источника управляющего напряжения. ности кристалла 1, параллельной его оптической оси, а другая зажата вместе с боковой поверхностью кристалла 1 механическим фиксатором 3, установленным с возможностью поворота cosместно с пьезоэлектрическим преобразователем- 2 и кристаллом 1 вокруг оптической оси последнего, источник 4 управляющего напряжения и расположен-. ные на выходе кристалла 1 светоделительный элемент 5 и устройство 6 для контроля эллиптичности и угла поворота вектора поляризации оптического излучения, имеющее два электрических выхода, один нз которых подключен к регистратору 7 зллнптичности оптического излучения, а другой через схему 8 сравнения — к управляющему входу источника 4.управляющего

2О напряжения, выход которого подключен к пьезоэлектрическому преобразователю 2. Длина кристалла 1 вдоль его оптической оси выбрана нз условия

I ,LP>7>, Светоделительный элемент 5

25,может быть выполнен, в частности (° Ф в виде стеклянной пластины, отражающей небольшую (2X) часть энергии излучения. Устройство 6 для контроля

38017 4 измеряют эллиптичность выходного излучения. Указанное изменение величины деформации кристалла 1 осуществляют, например, путем подачи на преоб5 разователь 2 пилообразнОго напряжения от источника 4 управляющего напряже ния. Кристалл 1 устанавливают в положение, соответствующее минимальной зарегистрированной зллиптичности выходного излучения во всем заданном диапазоне углов поворота, после чего деформируют кристалл с усилием, соответствующим заданному углу поворота вектора поляризации, путем подачи на

I пьезоэлектрический преобразователь 2 напряжения определенной величины.

Работа системы управления устройства осуществляется следующим образом.

Вспомогательный луч 11, отраженный от светоделительного элемента 5, поступает в устройство 6 на призму

Волластона, пространственно разделяющую компоненты излучения с взаимно ортогональной поляризацией, которые преобразуются фотоприемниками в электрические сигналы, поступающие в электронную схему. Последняя вырабатывает сигнал, пропорциональный-эллиптичности выходного оптического излучения, который поступает на регистратор 7 эллиптичности, и сигнал, пропорциональный углу поворота вектора поляризации этого излучения, поетупающий на схему сравнения. На укаэанную схему 8 подается унравлякщий сигнал с .входа устройства, задающий требуемую ориентацию вектора поляризации выходного излучения в данный момент времени. Если ориентация этого вектора соответствует. требуемой, сигнал с выхода схемы 8 сравнения равен нулю. Если необходимо изменить угол поворота вектора поляризации выходного излучения или по каким-либо причинам заданная ориентация этого вектора изменилась, в схеме 8 сравнения вырабатывается разностный cHI Hàë, который поступает на источник 4 управляющего напряжения, и соответствующее напряжение подается на пьезоэлектрический преобразователь 2.

3 12 эллиптнчности и угла поворота вектора поляризации может быть выполнено по любой известной схеме. Оно содержит nðèçìó Волластона, два фотоприемника и электронную схему, имеющую два выхода. В качестве регистратора 7 эллиптичности оптического излучения ,может быть использован осциллограф.

Способ осуществляют с помощью устройства, показанного на фиг. 1, 1 следующим образом.

Линейно поляризованное оптическое излучение 9 пропускают через кристалл 1 парателлурита вдоль его оптической оси. Вектор поляризации выходного излучения вследствие естествен15 ной оптической активности кристалла 1 оказывается повернутым относительно вектора поляризации входного излучения на некоторый угол, пропорцио- . нальный величине L/ . При поступлении на светоделительный элемент 5 выходное оптическое излучение разделяется на основной луч 10 и .вспомогательный луч 11, поступающий в устройство 6 для контроля эллиптичности и угла поворота оптического излучения.

Интенсивность вспомогательного луча 11 во много раз меньше основной 10.

Во время пропускания оптического излучения через кристалл 1 последний деформируют в направлении, перпендикулярном направлению распространения оптического излучения, путем подачи на пьезоэлектрический преобразователь 2 электрического напряжения от 35 источника 4. При этом поляризация оптического излучения на выходе кристалла 1 становится эллиптической и большая ось эллипса будет повернута

:на некоторый угол, пропорциональный 4О величине электрического напряжения, поданного на пьезоэлектрический преобразователь 2 относительно направления вектора поляризации выходного излучения в отсутствии деформации 45 кристалла 1. Для получения минимальной эллиптичности выходного оптического излучения во всем заданном диапазоне углов поворота вектора его поляризации изменяют величину деформации 50 кристалла 1 в интервале, соответствующем этому диапазону. Одновременно поворачивают механический фиксатор 3 с зажатым в нем кристаллом 1 и пьезоэлектрическим преобразователем 2 во- 55

\ круг оптической оси кристалла (стрел- ка на фиг. 2), и с помощью устройства 6 и регистратора 7 эллиптичности

Пример . В качестве кристалла, обладающего оптической активностью, использовался кристалл ТеО, с размерами 15 мм по оси 001 (оптическая ось) и 5 мм по осям 010 и 100 °

Вращательная способность ТеО, для излучения с длиной волны 3 =0,63 мкм

1238017

6 ф МЮ Ж ЮЖИ7 Ф

ФАЗ

Составитель В.Яковлев

Редактор M.Äûëûí . Техред О.Гортвай Корректор H.Ïîàî

Заказ 3287/47 Тираж 50$ Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений к открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4 составляет Р =82,78 град/мм, таким образом, величина LP 76. В качестве пьезоэлектрического преобразователя использовался преобразователь типа

ПП-4. Линейно поляризованное излучение с h =0,63 мкм пропускают через кристалл ТеО . С источника 4 управляющего напряжения подают на пьезоэлектрический преобразователь пилообразное натц яжение с амплитудой, . меняющейся от 0 до 100 В. При этом угол и поворота вектора поляризации оптического излучения на выходе кристалла 1 изменяется от 0 (в отсутствие напряжения на пьезоэлектрическом преобразователе) до 180 (см. сплошную кривую. на фиг. 3). Одновременно поворачивают механический фиксатор 3 с зажатым в нем кристаллом 1 вокруг оптической оси кристалла и регистрируют элииптичность поляризации выходного излучения во всем укаэанном диапазоне углов. На фиг. 3 приведены полученные зависимости (пунктирные кривые) эллиптичности по энергии выходного излучения при различных углах поворота кристалла, находящегося в состоянии деформации, вокруг его оптической оси, причем за нуль принята ориентация кристалла, при которой направление деформации параллельно направлению вектора поляризации входного излучения. Для диапазона

10 углов поворота 6М вектора поляризации от 0 до 180 эллиптичность g < 53 получается при угле поворота кристалла 10, в диапазоне углов а Ф от 0 до 90 эллиптичность 1Х при угле

Ф

1S поворота кристалла 50 и т.д. При работе с излучением в коротковолновой области спектра (Л0,4-0,5) малая эллиптичность (2X) выходного излучеа ния в диапазоне углов h< 0-180 может

2б быть получена при использовании кристаллов. Те0 небольшой длины (1 1015 мм), т".к как вращательная способность ТеО существенно увеличивается с уменьшением длины волны h оптического излучения. Так, для k 0,4 P TeO =

397,22 град/им.