RU92974U1 - ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR - Google Patents
ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU92974U1 RU92974U1 RU2009144256/22U RU2009144256U RU92974U1 RU 92974 U1 RU92974 U1 RU 92974U1 RU 2009144256/22 U RU2009144256/22 U RU 2009144256/22U RU 2009144256 U RU2009144256 U RU 2009144256U RU 92974 U1 RU92974 U1 RU 92974U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electro
- optical
- angle
- reflector
- optical element
- Prior art date
Links
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Электрооптический амплитудный модулятор, содержащий оптически связанные первый электрооптический элемент и первый отражатель, второй отражатель, отличающийся тем, что содержит равнобедренную треугольную призму, угол между равнобедренными гранями которой равен 180°-2β, где β - угол Брэгга, а основание является входом электрооптического амплитудного модулятора, и на нем сформирован объемный голографический элемент в виде одной брэгговской дифракционной решетки, штрихи которой ориентированы по отношению к нормали под углом равным β, первая равнобедренная грань призмы оптически связана с первым электрооптическим элементом, вторая - со вторым отражателем, второй электрооптический элемент, вход которого оптически связан с первым отражателем, поляризационный элемент, вход которого оптически связан с выходом второго электрооптического элемента, первый выход - со вторым отражателем, а его второй выход является выходом электрооптического амплитудного модулятора, причем главная плоскость объемного голографического элемента параллельна главной плоскости равнобедренной треугольной призмы и плоскости наведенной анизотропии показателя преломления первого электрооптического элемента, угол падения входного светового пучка к штрихам решетки объемного голографического элемента равен углу Брэгга, причем первый и второй отражатели в главной плоскости параллельны друг другу, а плоскость наведенной анизотропии второго электрооптического элемента ориентирована к главной плоскости равнобедренной треугольной призмы под углом 45°. Electro-optical amplitude modulator containing optically coupled first electro-optical element and first reflector, second reflector, characterized in that it contains an isosceles triangular prism, the angle between the isosceles faces of which is 180 ° -2β, where β is the Bragg angle, and the base is the input of the electro-optical amplitude modulator , and a volume holographic element is formed on it in the form of a single Bragg diffraction grating, whose strokes are oriented with respect to the normal at an angle equal to β, first the isosceles face of the prism is optically connected to the first electro-optical element, the second to the second reflector, the second electro-optical element, the input of which is optically connected to the first reflector, the polarization element, the input of which is optically connected to the output of the second electro-optical element, the first output to the second reflector, and its second output is the output of an electro-optical amplitude modulator, with the main plane of the volume holographic element parallel to the main plane of the isosceles tr of the coal prism and the plane of induced anisotropy of the refractive index of the first electro-optical element, the angle of incidence of the input light beam to the lines of the lattice of the volume holographic element is equal to the Bragg angle, the first and second reflectors in the main plane parallel to each other, and the plane of the induced anisotropy of the second electro-optical element oriented to the main plane isosceles triangular prism at an angle of 45 °.
Description
Полезная модель относится к области оптических методов обработки информации, лазерной технике, оптической связи и локации и может быть использована в научном, технологическом, измерительном и медицинском приборостроении.The utility model relates to the field of optical information processing methods, laser technology, optical communications and location and can be used in scientific, technological, measuring and medical instrumentation.
Известен электрооптический модулятор электрооптический амплитудный модулятор [1], который состоит из резонатора Фабри-Перо, образованного двумя отражателями, в который помещен электрооптический элемент с поперечным приложением управляющего поля.Known electro-optical modulator electro-optical amplitude modulator [1], which consists of a Fabry-Perot resonator formed by two reflectors, in which is placed an electro-optical element with a transverse application of the control field.
Такой модулятор не позволяет получить низковольтную высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за необходимости приложения полуволнового управляющего напряжения для получения на выходе минимального светового фона и наличия больших потерь излучения при вводе излучения в резонатор Фабри-Перо.Such a modulator does not allow to obtain low-voltage high-performance amplitude modulation of light radiation due to the need to apply a half-wave control voltage to obtain the minimum light background at the output and the presence of large radiation losses when radiation is introduced into the Fabry-Perot resonator.
Наиболее близким по технической сущности является электрооптический модулятор [2], который состоит из трех зеркал, образующих кольцевой резонатор Фабри-Перо, и электрооптического элемента с поперечным приложением управляющего поля, причем два зеркала полупрозрачны.The closest in technical essence is the electro-optical modulator [2], which consists of three mirrors forming a Fabry-Perot ring resonator, and an electro-optical element with a transverse application of the control field, and two mirrors are translucent.
Такой модулятор не позволяет получить низковольтную высокоэффективную амплитудную модуляцию светового излучения из-за необходимости приложения полуволнового управляющего напряжения для получения на выходе минимального светового фона и наличия больших потерь излучения при вводе излучения в кольцевой резонатор Фабри-Перо.Such a modulator does not allow to obtain low-voltage high-performance amplitude modulation of light radiation due to the need to apply a half-wave control voltage to obtain the minimum light background at the output and the presence of large radiation losses when radiation is introduced into a Fabry-Perot ring resonator.
Технической задачей полезной модели является уменьшение управляющего напряжения с одновременным повышением эффективности модуляции оптического излученияThe technical task of the utility model is to reduce the control voltage while increasing the modulation efficiency of optical radiation
Поставленная техническая задача решается тем, что электрооптический амплитудный модулятор, содержащий оптически связанные первый электрооптический элемент и первый отражатель, второй отражатель содержит равнобедренную треугольную призму, угол между равнобедренными гранями которой равен 180°-2β, где β - угол Брэгга, на входной грани-основании которой сформирован объемный голографический элемент в виде одной брэгговской дифракционной решетки, штрихи которой ориентированы по отношению к нормали под углом равным β и который является входом электрооптического амплитудного модулятора, первая равнобедренная грань призмы оптически связана с первым электрооптическим элементом, вторая - со вторым отражателем, второй электрооптический элемент, вход которого оптически связан с первым отражателем, поляризационный элемент, вход которого оптически связан с выходом второго электрооптического элемента, первый выход - со вторым отражателем, а его второй выход является выходом электрооптического амплитудного модулятора, причем главная плоскость объемного голографического элемента параллельна главной плоскости равнобедренной треугольной призмы и плоскости наведенной анизотропии показателя преломления первого электрооптического элемента, угол падения входного светового пучка к штрихам решетки объемного голографического элемента равен углу Брэгга, причем первый и второй отражатели в главной плоскости параллельны друг другу, а плоскость наведенной анизотропии второго электрооптического элемента ориентирована к главной плоскости равнобедренной треугольной призмы под углом 45°.The stated technical problem is solved in that the electro-optical amplitude modulator containing the first electro-optical element and the first reflector optically coupled, the second reflector contains an isosceles triangular prism, the angle between the isosceles faces of which is 180 ° -2β, where β is the Bragg angle at the input face-base which formed a volume holographic element in the form of a single Bragg diffraction grating, whose strokes are oriented with respect to the normal at an angle equal to β, and which is the input ohm of the electro-optical amplitude modulator, the first isosceles face of the prism is optically connected to the first electro-optical element, the second to the second reflector, the second electro-optical element, the input of which is optically connected to the first reflector, the polarization element, the input of which is optically connected to the output of the second electro-optical element, the first output is with a second reflector, and its second output is the output of an electro-optical amplitude modulator, and the main plane of the volume holographic element is parallel to the main plane of an isosceles triangular prism and the plane of induced anisotropy of the refractive index of the first electro-optical element, the angle of incidence of the input light beam to the grating of the volume holographic element is equal to the Bragg angle, the first and second reflectors in the main plane parallel to each other, and the plane of the induced anisotropy of the second electro-optical element oriented to the main plane of an isosceles triangular prism at an angle of 45 °.
Совокупность указанных признаков позволяет осуществлять высокоэффективную амплитудную модуляцию оптического излучения за счет существенного уменьшения потерь излучения при вводе его в электрооптический амплитудный модулятор и вывода излучения из него при помощи поляризационной амплитудной модуляции.The combination of these features allows for highly efficient amplitude modulation of optical radiation due to a significant reduction in radiation loss when it is introduced into the electro-optical amplitude modulator and radiation is extracted from it using polarization amplitude modulation.
Сущность изобретения поясняется на фигуре, где:The invention is illustrated in the figure, where:
1 - объемный голографический элемент;1 - volume holographic element;
2 - равнобедренная треугольная призма;2 - isosceles triangular prism;
3 - первый электрооптический элемент;3 - the first electro-optical element;
4 - первый отражатель;4 - the first reflector;
5 - второй электрооптический элемент;5 - the second electro-optical element;
6 - поляризационный элемент;6 - polarization element;
7 - второй отражатель;7 - second reflector;
Устройство содержит равнобедренную треугольную призму 2, угол между равнобедренными гранями которой равен 180°-2β, где β - угол Брэгга, а на входной грани сформирован объемный голографический элемент 1 в виде одной брэгговской дифракционной решетки, штрихи которой ориентированы по отношению к нормали под углом равным β, вход которого является одновременно входом электрооптического амплитудного модулятора, последовательно оптически связанные первый электрооптический элемент 3, вход которого оптически связан с первой боковой равнобедренной гранью призмы 2, первый отражатель 4, второй электрооптический элемент 5, поляризационный элемент 6, второй отражатель 7, оптически связанный со второй равнобедренной гранью призмы 2, причем главная плоскость объемного голографического элемента 1 параллельна главной плоскости равнобедренной треугольной призмы 2 и плоскости наведенной анизотропии показателя преломления первого электрооптического элемента 3, а угол падения входного светового пучка к штрихам решетки объемного голографического элемента 1 равен углу Брэгга, причем первый 4 и второй 7 отражатели в главной плоскости параллельны друг другу, а плоскость наведенной анизотропии второго электрооптического элемента 5 ориентирована к главной плоскости равнобедренной треугольной призмы 2 под углом 45°.The device contains an isosceles triangular prism 2, the angle between the isosceles faces of which is 180 ° -2β, where β is the Bragg angle, and a volume holographic element 1 is formed on the input face in the form of a single Bragg diffraction grating, whose strokes are oriented with respect to the normal at an angle equal to β, the input of which is simultaneously the input of an electro-optical amplitude modulator, sequentially optically coupled to the first electro-optical element 3, the input of which is optically coupled to the first lateral isosceles the prism 2 face, the first reflector 4, the second electro-optical element 5, the polarizing element 6, the second reflector 7, optically connected to the second isosceles face of the prism 2, and the main plane of the volume holographic element 1 is parallel to the main plane of the isosceles triangular prism 2 and the plane of induced index anisotropy refraction of the first electro-optical element 3, and the angle of incidence of the input light beam to the strokes of the lattice of the volume holographic element 1 is equal to the Bragg angle, and the first 4 and the second 7 reflectors in the main plane are parallel to each other, and the plane of the induced anisotropy of the second electro-optical element 5 is oriented to the main plane of the isosceles triangular prism 2 at an angle of 45 °.
Объемный голографический элемент 1 выполнен в виде объемной отражающей фазовой голограммы (одна решетка) на материале «Реоксан», динамический диапазон изменения показателя преломления которой обеспечивает преобразование световой энергии в один порядок дифракции.Volume holographic element 1 is made in the form of a volumetric reflecting phase hologram (one lattice) on the Reoxan material, the dynamic range of which the refractive index changes provides the conversion of light energy into one diffraction order.
Равнобедренная треугольная призма 2 выполнена из стекла KB, угол между равнобедренными гранями которой равен 180°-2β, а на входной грани сформирован объемный голографический элемент 1.The isosceles triangular prism 2 is made of KB glass, the angle between the isosceles faces of which is 180 ° -2β, and a volume holographic element 1 is formed on the input face.
Первый 3 и второй 5 электрооптический элемент выполнены на базе электрооптического кристалла LiNbО3 в виде прямоугольных призм с поперечным приложением электрического поля.The first 3 and second 5 electro-optical elements are made on the basis of an electro-optical crystal LiNbО 3 in the form of rectangular prisms with a transverse application of an electric field.
Первый 4 и второй 7 отражатели выполнены в виде диэлектрических зеркальных покрытий на плоских подложках из стекла КВ.The first 4 and second 7 reflectors are made in the form of dielectric mirror coatings on flat substrates of HF glass.
Поляризационный элемент 6 выполнен в виде призмы Глана из исландского шпата СаСО3.The polarizing element 6 is made in the form of a Glan prism from the Icelandic spar CaCO 3 .
Электрооптический амплитудный модулятор работает следующим образом.Electro-optical amplitude modulator operates as follows.
В исходном состоянии на объемный голографический элемент 1, сформированный на входной грани - основании равнобедренной треугольной призмы 2, поступает постоянное световое излучение с плоским волновым фронтом и амплитудой Е0, с плоскостью поляризации перпендикулярной главной плоскости оптической системы электрооптического амплитудного модулятора, где и дифрагирует. В результате дифракции световая волна отклоняется на угол равный двум углам Брэгга (2β) и выйдет из равнобедренной треугольной призмы 2 через первую боковую грань. После последовательного прохождения через первый электрооптический элемент 3, первый отражатель 4, второй электрооптический элемент 5, поляризационный элемент 6, и отражения от второго отражателя 7 световая волна опять поступает на входную грань равнобедренной треугольной призмы 2 под углом равным 2β, где испытывает полное внутреннее отражение. После чего поступает на новый виток прохождения к первому электрооптическому элементу 3 и т.д., что приводит к многолучевой интерференции. При этом перед поляризационным элементом 6 мы будем иметь световое поле с амплитудой электрического вектора световой волны Еk равнойIn the initial state, a volume holographic element 1 formed on the input face — the base of an isosceles triangular prism 2 — receives constant light radiation with a flat wavefront and amplitude E 0 , with a plane of polarization perpendicular to the main plane of the optical system of the electro-optical amplitude modulator, where it diffracts. As a result of diffraction, the light wave deviates by an angle equal to the two Bragg angles (2β) and emerges from the isosceles triangular prism 2 through the first side face. After successive passage through the first electro-optical element 3, the first reflector 4, the second electro-optical element 5, the polarizing element 6, and reflection from the second reflector 7, the light wave again enters the input face of the isosceles triangular prism 2 at an angle equal to 2β, where it experiences total internal reflection. Then it enters a new round of passage to the first electro-optical element 3, etc., which leads to multipath interference. In this case, before the polarizing element 6, we will have a light field with an amplitude of the electric vector of the light wave E k equal to
где E0 - амплитуда поля поступающей световой волны;where E 0 is the field amplitude of the incoming light wave;
δ - разность фаз наводимая между интерферирующими световыми пучками;δ is the phase difference induced between the interfering light beams;
Tg; - коэффициент пропускания объемного голографического элемента 1 T g ; - transmittance of the volume holographic element 1
Т3, Т5, Т6 - коэффициенты пропускания, соответственно, первого 3, второго 5 электрооптических элементов и поляризационного элемента 6;T 3 , T 5 , T 6 - transmittance, respectively, of the first 3, second 5 electro-optical elements and polarizing element 6;
R4, R7 - коэффициенты отражения, соответственно, первого 4 и второго 7 отражателей.R 4 , R 7 - reflection coefficients, respectively, of the first 4 and second 7 reflectors.
Следовательно, выражение для суммарной интенсивности света перед поляризационным элементом 6 будет иметь следующий вид:Therefore, the expression for the total light intensity in front of the polarizing element 6 will have the following form:
а это означает, что, так как плоскость поляризации излучения перпендикулярна к главной плоскости поляризационного элемента 6, то оно на выход электрооптического амплитудного модулятора не поступает.and this means that, since the plane of polarization of the radiation is perpendicular to the main plane of the polarizing element 6, it does not arrive at the output of the electro-optical amplitude modulator.
При подаче на электроды второго электрооптического элемента 5 электрического напряжения вследствие того, что оси наведенной анизотропии электрооптического материала повернуты относительно вектора поляризации световой волны на угол 45°, на его выходе ортогонально поляризованные составляющие световой волны приобретут разность фаз, что приведет на выходе второго электрооптического элемента 5 к возникновению световой волны поляризованной ортогонально световой волне, падающей на рассматриваемый электрооптический амплитудный модулятор, что приведет к выводу излучения при помощи поляризационного элемента 6. В итоге на выходе рассматриваемого электрооптического амплитудного модулятора мы будем иметь световой пучок с интенсивностью на рабочей длине волны, величину которой можно определить из следующего выражения:When an electric voltage is applied to the electrodes of the second electro-optical element 5 due to the fact that the axis of the induced anisotropy of the electro-optical material is rotated by an angle of 45 ° relative to the polarization vector of the light wave, the orthogonally polarized components of the light wave will acquire a phase difference at its output, which will result in the output of the second electro-optical element 5 to the occurrence of a light wave of a polarized orthogonally light wave incident on the considered electro-optical amplitude modulus That lead to the withdrawal of radiation using a polarization element 6. As a result, the output of the electrooptical amplitude modulator considered we have a light beam with an intensity at the operating wavelength, the magnitude of which can be determined from the following expression:
где Г - задаваемая разность фаз.where G is the specified phase difference.
Выражение (3) показывает, что в случае, когда разность фаз Г равна нулю, световой фон на выходе рассматриваемого электрооптического амплитудного модулятора отсутствует в отличие от существующих модуляторов Фабри-Перо интенсивность выходного излучения, определяется следующим выражением [4]Expression (3) shows that in the case when the phase difference Γ is equal to zero, there is no light background at the output of the electro-optical amplitude modulator under consideration, unlike the existing Fabry-Perot modulators, the output radiation intensity is determined by the following expression [4]
где Т, - энергетические коэффициенты светопропускания зеркал.where T, are the energy coefficients of light transmission of mirrors.
R - энергетические коэффициент отражения зеркал.R is the energy reflection coefficient of the mirrors.
Так как параметры TgT3T5T6R4 в выражении (3) мало, чем отличаются от единицы, то требуется совсем небольшая величина наводимой между ортогонально поляризованными составляющими разности фаз Г, а, следовательно, и управляющего напряжения, чтобы на выходе рассматриваемого электрооптического амплитудного модулятора получить интенсивность света равную по величине интенсивностям выходного излучения у существующих модуляторов Фабри-Перо.Since the parameters T g T 3 T 5 T 6 R 4 in expression (3) are small, which differ from unity, a very small value of the phase difference G induced between the orthogonally polarized components of the phase difference Г, and, consequently, the control voltage, is required, so that the output of the considered electro-optical amplitude modulator to obtain the light intensity equal in magnitude to the output radiation intensities of existing Fabry-Perot modulators.
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1. А.Ярив, П. Юх Оптические волны в кристаллах / - М: "МИР". 1987. С.616.1. A. Yariv, P. Yuh. Optical waves in crystals / - M: MIR. 1987. S. 616.
2. Патент США №41199302. US Patent No. 4119930
3. Патент РБ №119783. Patent of the Republic of Belarus No. 11978
4. М.Борн, Э.Вольф Основы оптики / - М.: «Наука». 1973. С.720.4. M. Born, E. Wolf Fundamentals of Optics / - M.: “Science”. 1973. P.720.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144256/22U RU92974U1 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009144256/22U RU92974U1 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU92974U1 true RU92974U1 (en) | 2010-04-10 |
Family
ID=42671525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009144256/22U RU92974U1 (en) | 2009-11-30 | 2009-11-30 | ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU92974U1 (en) |
-
2009
- 2009-11-30 RU RU2009144256/22U patent/RU92974U1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU100680U1 (en) | LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR | |
| JP5216544B2 (en) | Terahertz wave generator | |
| CN106353898A (en) | System for generating optical vortex | |
| Kastelik et al. | Frequency and angular bandwidth of acousto-optic deflectors with ultrasonic walk-off | |
| Hellstrom et al. | Finite beams in reflective volume Bragg gratings: theory and experiments | |
| US11143812B2 (en) | Display panel and display device | |
| WO2009126810A2 (en) | Phase modulator system for generating millijoule level few-cycle laser pulses | |
| US7639718B1 (en) | Output coupler for external cavity laser | |
| CN107748472B (en) | A special angle-cut BBO crystal, a three-frequency optical frequency converter and its working method | |
| RU92974U1 (en) | ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR | |
| CN109709685A (en) | A device for converting unpolarized laser to linearly polarized laser | |
| RU99200U1 (en) | ELECTRO-OPTICAL AMPLITUDE MODULATOR | |
| CN105607274A (en) | P-polarization-light controllable splitting ratio polarization beam splitter and work method thereof | |
| Gao et al. | Double-groove reflection grating for three-channel beam separation at infrared wavelength | |
| CN213071697U (en) | Wide-tuning high-efficiency terahertz source based on collinear phase matching difference frequency of zinc telluride crystals | |
| RU2462739C1 (en) | Acousto-optical anisotropic deflector | |
| Wang | Suppression of the zeroth order by a mixed metal dielectric grating | |
| Kupka et al. | Simplified ultrafast pulse shaper for tailored polarization states using a birefringent prism | |
| Sakata et al. | Superachromatic Reflective Phase Retarder for the Polarization Conversion of Attosecond Pulses | |
| CN110006828B (en) | A device and method for improving the performance of a photoacoustic spectroscopy trace gas sensor | |
| Balakshy et al. | Acousto-optic collinear diffraction of arbitrarily polarized light | |
| CN100504504C (en) | splitting method for beam carrying information using photorefractive higher diffraction | |
| RU94726U1 (en) | ACOUSTOPTIC DEVICE FOR CONTROL OF TWO-COLOR RADIATION | |
| CN102707438B (en) | An aperture filling device and method | |
| RU95908U1 (en) | LASER WITH OPTICAL PARAMETRIC GENERATOR |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20111201 |