Электрооптические и акустикооптические модуляторы

Для большинства оптических датчиков важной характеристикой является их спо­собность изменять параметры светового излучения (например, интенсивность) под действием управляющих сигналов, которая называется модуляцией света. Управляющие сигналы могут иметь различную природу. Приведем некоторые из них: температура, химические вещества с разными коэффициентами прелом­ления, электрические поля, механическое напряжение и т.д. В этом разделе бу­дет рассматриваться модуляция света под действием электрических сигналов и акустических волн.

Коэффициент преломления в некоторых кристаллах зависит от приложен­ного электрического поля [11]. Это объясняется природой распространения лу­чей света внутри кристалла. Обычно допустимые направления поляризации света определяются симметрией кристалла. Приложенное к кристаллу внешнее элект­рическое поле может изменить эту симметрию, и, следовательно, привести к мо­дуляции интенсивности света. Одним из часто используемых материалов в элект­рооптических устройствах является ниобат лития (LiNb0₃). На рис. 4.21 показан электрооптический модулятор, состоящий из кристалла, расположенного между двумя поляризационными фильтрами, ориентированными под углом 90° друг к другу. Входной поляризатор ориентирован под углом 45° к оси кристалла [12].

Глава 4 Оптические компоненты датчиков

На поверхность кристалла прикреплены два электрода, при изменении напряже­ния на которых происходит изменение поляризации падающего света на втором поляризаторе, что, в свою очередь, ведет к модуляции интенсивности выходного излучения

модулирующее напряжение (V)t

Рис. 4.21.Электрооптический модулятор, состоящий из двух поляризационных фильтров и кристалла

Подобный эффект можно наблюдать, когда кристалл подвергается воздей­
ствию механических сил, особенно, акустических волн [11, 13]. Однако акустико-
оптические устройства используются в оптоволоконной технике, в основном, в
качестве оптических фазовращателей и сравнительно редко как модуляторы ин­
тенсивности излучений Акус­
тические волны, проходя через
кристалл, вследствие эффекта
фотоупругости вызывают в
нем механические напряже­
ния, линейно изменяющие его
коэффициент преломления.
Это, в свою очередь, при опре­
деленных условиях приводит к
отклонению выходящих опти­
ческих лучей, также проходя­
щих через этот кристалл (рис.
4.22) Таким образом, акусти­
ческие волны создают для лу- чей света как бы дифракцион-

Рис. 4.22.Акустикооптический модулятор, созда- ную решетку. Акустикоопти-
ющий множество лучей ческие устройства часто

изготавливаются из ниобата лития и кварца, которые способны работать с акус­тическими волнами в широком частотном диапазоне: от десятков МГц до несколь­ких ГГц. Скорость звука через ниобат лития составляет порядка 6 х10³м/с, поэто­му 1-ГГц акустическая волна, имеющая длину волны 6 мкм, сравнима с излучени­ем в ИК спектральном диапазоне.

Поиск по сайту: