А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Електрооптичний кристал

Електрооптичний кристал орієнтований в напрямку Z, його бічні грані паралельні осях X і Y. Поляризатор і аналізатор орієнтовані по відношенню до опорних осях під кутами 45 і - 45 відповідно.

Залежність температури Кюрі монокристалів твердих розчинів систем 1 - KNb03 - LiNb03 - BaNb206. 2 - KSr2Nb5015 - KBa2Nb5Ois. 3 - KBa2Nb5C. 5 - KPbiNbsCb від нормалізованого параметра решітки л /We /a (гл 5. Електрооптичні кристали, які мають при кімнатній температурі структуру ТКВБ, були вирощені з потрійної системи KNb03 - LiNb03 - BaNb2Oe (гл. Електрооптичні кристали - сегнетоелектрики є дуже перспективними для систем постійної та оперативної пам'яті з фазовим записом інформації. Виявлений в 1966 році Ашкіним і ін .[1.4]ефект оптично індукованого двулучепреломления в монокристалах деяких сегнетоелек-триків і його подальше вивчення показало, що в основному первинні процеси фотопереносу в фотохромних матеріалах і сегнетоелектриках однакові.

Криві залежності порогового струму накачування від напруженості магнітного поля. Електрооптичний кристал 2 з плоскопараллельнимі торцями црмещен в оптичний резонатор так, що вісь Z кристала збігається з оптичною віссю резонатора.

Електрооптичні кристали знаходять широке практичне застосування. З них виготовляються оптичні затвори і модулятори для передачі інформації з використанням лазерного пучка, генерації гігантських імпульсів випромінювання. Модулятори світла застосовуються в світловий зв'язку, в Светодальномер, в пристроях звукозапису звукового кіно, в кольоровому телебаченні, в автоматичних поляриметрії, в пристроях швидкісний фото - і кінозйомки тощо. Електрооптцческіе перетворювачі використовуються в керованих вузькосмугових інтерференційної-поляризаційних світлофільтрах, в пристроях для вимірювання високих напруг, в оптичних елементах лічильно-обчислювальних систем. Створюючи неоднорідне електричне поле в електрооптичних кристалі, можна ефективно змінювати напрямок поширюється в ньому світлового пучка. Зупинимося коротко на деяких з перелічених застосувань.

Електрооптичні кристали типу нио-бата літію інтенсивно досліджувалися в зв'язку з їх яскраво вираженими нелінійними оптичними властивостями.

Параметр електрооптичного кристала (e[( /s) l 2, входящий в формулу (3.64), равен 0 8 для LiNb03 и мало отличается от аналогичного параметра для Других подходящих материалов: DKDP и BSO при комнатной температуре.
В результате электрооптический кристалл в структуре такого ПВМС должен быть изолирован по крайней мере от одного из электродов. Если оба электрода расположить непосредственно на поверхностях кристаллической пластины, поверхности кристалла окажутся эквипотенциальными, U ( х, у) const и, следовательно, фЬ2 const, сколько бы сложное электрическое поле не было создано внутри электрооптического кристалла. Таким образом, пространственная модуляция кристаллом, не изолированным от электродов, за счет продольного электрооптического эффекта невозможна.
В фототитусе электрод и электрооптический кристалл разделяются фотопроводником. Его диэлектрическая проницаемость и толщина обычно таковы, что и в этом случае слагаемое E /d - мало в сравнении с ez /d2 - В результате, исходя из приведенных выше данных об изменениях диэлектрической проницаемости кристалла при охлаждении, разрешающая способность должна увеличиваться в соответствии с (8.4) в 3 раза.
Упрощенная эквивалентная электрическая схема электрооптического кристалла изображена на фиг.
В аналоговых дефлекторах из электрооптических кристаллов используется изменение направления светового луча, проходящего через электрооптический элемент, обусловленное изменением показателя преломления при наложении а кристалл управляющего электрического поля.
Зависимость Уф /Vcs от частоты при различных в полосковом волноводе с комбинированным диэлектриком. Однако вследствие различия диэлектрических констант электрооптического кристалла в оптическом и свч диапазонах выравнивание скоростей света и сзч волн в линии достигается путем ее неоднородного заполнения диэлектриком. Часть сечения линии заполняется электрооптическим кристаллом, имеющим высокое значение диэлектрической проницаемости, другая часть сечения заполняется диэлектриком с низким значением проницаемости. Соотношение этих частей сечения выбирается так, чтобы эквивалентная проницаемость для всего сечения в диапазоне свч была равна проницаемости электрооптического кристалла в оптическом диапазоне.

В ПВМС модуляция света осуществляется электрооптическими кристаллами, которые в присутствии электрического поля становятся анизотропными и пространственно неоднородными. Поэтому рассмотрим более подробно, как свет взаимодействует с анизотропной средой. Тензор а является обратным к тензору диэлектрической проницаемости е, ае 1, он, как и е, - симметричный тензор второго ранга. Будем предполагать, что свет в кристалле не поглощается.
Время установления искусственной анизотропии в электрооптических кристаллах очень мало, что позволяет осуществить модуляцию даже на сверхвысоких частотах. Однако по мере увеличения частоты возрастают диэлектрические потери и необходимая для получения прежней глубины модуляции мощность. На высоких частотах, особенно при больших амплитудах модулирующего напряжения, параметры модулятора могут изменяться вследствие нагревания кристалла. Большинство используемых модуляторов работают до частот порядка 100 МГц.
К этим средам относятся сегнетоэлектрики ( электрооптические кристаллы) и аморфные полупроводники, причем наилучшие результаты как по светочувствительности, так и по дифракционной эффективности получены в сегнетоэлектриках при совместном воздействии света и внешнего электрического поля. По-видимому, поиск материалов, изменяющих оптические свойства при совместном действии света и электрического поля, является наиболее перспективным направлением для создания оптических запоминающих устройств.
Параметры электрооптических кристаллов при 20 С и л 0 548 мкм. В табл. 25.1 приведены параметры некоторых электрооптических кристаллов. Промышленное применение нашли лишь четыре из них: дигидрофосфат ( KDP) и дидейтерофосфат калия ( DKDP), ниобат и танталат лития.
Чтобы оценить возможности модуляторов при использовании различных электрооптических кристаллов, был произведен расчет на ЭЦВМ типа Проминь - М для широкого диапазона значений основных параметров: синхронной частоты, геометрических размеров, глубины модуляции.
Схема - устройства микроканального ПВМС с электрооптическим Кристаллом показана на рис. 3.31, а функционирует он следующим образом. При проецировании входного изображения ( управляющих оптических сигналов) па фотокатод ПВМС поглощение квантов света в нем приводит к испусканию электронов с эффективностью р ( обычно несколько процентов в видимом диапазоне длин волн), так что пространственное распределение интенсивности преобразуется в соответствующее распределение электронов, ускоряемых приложенным напряжением. Влетая в каналы МКП, которые представляют собой распределенный динод, они размножаются в результате многократных актов вторичной электронной эмиссии, обеспечивая тем самым увеличение плотности тока, как в фотоэлектронном умножителе.
Возможность управления параметрами голографической записи в легированных электрооптических кристаллах обусловливает необходимость детального исследования природы донорных и акцепторных центров, возникающих при вводе примесей.
При втором способе внутри резонатора ОКГ помещают электрооптический кристалл. В случае изменения коэффициента преломления кристалла изменяются оптическая длина резонатора и частота излучения.
Схема электрооптического отклоняющего устройства с квадруполь-иым расположением электродов. Чтобы получить линейное изменение показателя преломления, электрооптический кристалл помещают в неоднородное электрическое поле, имеющее градиент в направлении, перпендикулярном направлению распространения света. Поэтому создается компонента поля, параллельная оси Z и изменяющаяся линейно в этом направлении.
Особыми свойствами обладают фильтры, изготовленные из электрооптических кристаллов, у которых дисперсия двулуче-преломления характеризуется наличием так называемой длины волны квазиизотропности, когда на данной Я у одноосного кристалла Л /г 0 и оптическая индикатриса из эллипсоидальной становится сферической. В этом случае при скрещенных поляризаторе и анализаторе пропускание фильтра равно нулю и, наоборот, велико по всей апертуре при наложении поля смещения, деформирующего индикатрису.
В устройствах без отклонения луча зеркало заменено электрооптическим кристаллом, с помощью которого при сканировании модулированным электронным лучом осуществляется двойное лучепреломление. Здесь реализуются преимущества электронного сканирования и возможность хранения изображения, определяемая свойствами кристалла.
В табл. 5 - 8 приведены некоторые характеристики электрооптических кристаллов.
Когда электрическое поле приложено в направлении оси 2 электрооптического кристалла, он становится двухосным.

Измерения выполнены с модулятором, у которого толщина электрооптического кристалла BSO равнялась 600 мкм, а тслщ ша слоев парилена составляла 2 - 3 мкм. Характерная сообентость приведенных зависимостей - дифракционная эффективность ц убывает пропорционально 1 /v4 при v 10 лин /мм. Этот вывод экспериментально подтвержден при исследовании другого ПВМС - модулятора ПРИЗ, в котором используется тот же активный элемент - кристалл BSO.
Отклоняющая система на два положения. Кристалл 2 с естественным двулучепреломле-нием, расположенный за электрооптическим кристаллом, служит для пространственного разделения лучей с различной поляризацией.
Спектральная зависимость оптически индуцированного двулуче-преломлеиия в неактивированном LiNbOa.| Спектры поглощения Li NbOs с примесями Cr, Co, Ni. В настоящее время многие стороны явления фотопреломления в электрооптических кристаллах остаются невыясненными.
Нелинейность может возникать также искусственно, если в электрооптическом кристалле существует некоторая обратная связь.
Электрически управляемая дифракция света на объемных голограммах в электрооптических кристаллах.
Электрически управляемая дифракция света на объемных голограммах в электрооптических кристаллах //Письма в ЖТФ.
В разделе 7.4, где рассматривалась пространственная модуляция света электрооптическим кристаллом, были выделены два типа электрооптического эффекта - продольный и поперечный. Продольный эффект - в модуляторах ти-тус, фототитус, ПРОМ, в ПВМС с микроканальным усилителем, а поперечный - в модуляторе ПРИЗ.
На рис. 8.19 показаны конструкции двух электронно-лучевых трубок с электрооптическим кристаллом в качестве мишени - ПВМС типа титус. В приборе, конструкция которого показана на рис. 8.19, а, управляющий электрический сигнал подается на электрод, с помощью которого модулируется ток электронного луча, производящего запись изображения. При этом коэффициент вторичной эмиссии кристалла ДКДР меньше единицы, и, следовательно, поверхность кристалла заряжается отрицательно. Стирание записанной информации производится с помощью специального источника электронов, которым вся поверхность кристалла облучается одновременно и равномерно. В; при таких энергиях электронов коэффициент вторичной эмиссии больше единицы, и поверхность кристалла, теряя электроны, заряжается положительно.
Это достигается в управляемых светофильтрах путем регулирования напряжения на электрооптических кристаллах. Введенные в систему пластинки ADP позволяют при действии на них электрического поля смещать и изменять ширину пропускания фильтра от долей ангстрема до нескольких сотен ангстрем; кроме того, полосу пропускания можно сместить в любую желаемую область.
Фотогальванический эффект - новый механизм нелинейного взаимодействия волн в электрооптических кристаллах //Квантовая электрон.
При z0 О, когда плоскость заряда смещается в объем электрооптического кристалла или в изолирующий слой, амплитуда модуляции света уменьшается на всех пространственных частотах.
Приведенная чувствительность получена для образца ПВМС, имевшего толщину пластины электрооптического кристалла LiNbO3 500 мкм. Разрешающая способность такого ПВМС относительно невелика. Уменьшение толщины пластины приводит, как известно, к увеличению разрешающей способности и одновременно к уменьшению чувствительности ПВМС.
В результате в освещенных местах считывающий свет изменяет поляризацию при прохождении электрооптического кристалла, что позволяет воспроизводить позитив записанного изображения. Для увеличения контраста электроды на время считывания закорачивают. Стирают запись, равномерно освещая фотопроводник светом, возбуждающим свободные носители.

Известно, что голограммы можно записывать на самых разнообразных материалах, включая электрооптические кристаллы и термопластические пленки. В работе[19]Даний вичерпний огляд деяких з цих матеріалів, отримали найбільш практичне застосування; серед них все ще виділяються галогенідосеребряних фотографічні матеріали завдяки своїй надійності, доступності, високої чутливості і взагалі хорошим характеристикам. Хоча вони і вимагають деякого часу для обробки і при нормальному використанні не мають здатність до додаткового запису або стирання, вони продовжують виправдовувати прізвисько єдиний друг голографіста.

В даному розділі ми досліджуємо питання про те, до чого призводить включення електрооптичного кристала в резонатор Фабрі - Перо. Оскільки в оптичному резонаторі світло відбивається багаторазово, ефективна довжина взаємодії світлового пучка в електрооптичних кристалі сильно зростає. Це істотно збільшує глибину модуляції як в фазових, так і в амплітудних модуляторах. Розглянемо тепер ці пристрої більш докладно.

Стирання інформації зазвичай проводиться додатком потенціалу, що забезпечує появу на робочої поверхні пластини електрооптичного кристала (на діелектричному дзеркалі) вторинних електронів, захоплюємося сіткою. Тоді залишилися позитивні заряди компенсують записаний електронний образ.

Вони мають різні конструкцію і області застосування, однак використання в них одного електрооптичного кристала дозволяє розглядати їх спільно.

З цієї оцінки особливо наочно, наскільки більш чутлива ЕОК в порівнянні з електрооптичними кристалами, у яких полуволновой напруга вище в десятки і сотні разів.

Можливість поліпшення голографічних параметрів при запису голограм у зовнішньому електричному полі значно розширює коло електрооптичних кристалів, в яких цей запис може бути здійснена.

Елементи фільтра Ліо про пластинками, що складаються з двох клинів. Р, Р2 і Р3 - поляризаційні призми. Ci, DI і Сг, В2 - кристалічні клиноподібні пластинки. | Зовнішній вигляд (а і крива пропускання (б інтерференційно-поляризаційного фільтра. У інших конструкціях змінюють подвійне променезаломлення елементів, виготовляючи пластинки або їх частини з електрооптичних кристалів, здатних змінювати коефіцієнт подвійного променезаломлення під дією прикладеного поля. Запропоновано також ряд способів управління смугою пропускання узгодженим поворотом елементів фільтра один щодо одного, що істотно ускладнює конструкцію фільтра.

Явище фоторефракції було виявлено в 1966 р при вивченні проходження досить потужного лазерного променя через електрооптичні кристали LiNbOs, LiTaO3 і деякі інші.

до сих пір при розгляді електрооптичного модуляції передбачалося, що фаза електромагнітної хвилі, що виходить з електрооптичного кристала, визначається миттєвими значеннями зовнішнього електричного поля. Зрозуміло, що це припущення втрачає силу, коли поле, що діє на кристал, є змінним з досить високою частотою. У цьому випадку за час проходження світла через кристал зовнішнє електричне поле може істотно змінитися (і навіть кілька разів поміняти знак) і повна затримка (або зміна фази) виявиться дуже малою. Високочастотні модуляції особливо важливі для систем оптичного зв'язку з великою швидкістю передачі інформації, в яких модулирующее поле може осциллировать на частотах мікрохвильового діапазону. Для обліку цих високочастотних ефектів при Електрооптичного модуляції необхідно розглянути поширення світла в кристалах при наявності електричних полів, що змінюються як у часі, так і в просторі.

В іншому пристрої, що отримав назву PROM (Pockels Readout Optical Modulator), в якості модулюючим середовища використовується електрооптичний кристал Bii2SiO2 що володіє фотопроводимостью Розміри кристала 20x20 мм, товщина 250 мкм. На поліровані поверхні кристала нанесені шари діелектрика (Parylene), поверх яких напилю платинові електроди. Модулятор працює на просвіт при кімнатній температурі. Область максимальної чутливості лежить в межах від 400 нм до 500 нм. Чутливість в області від 500 нм до 630 нм падає на три порядки.

При його застосуванні має місце максимальна модуляція поляризації і амплітуди, тому полуволновой напруга є однією з основних характеристик електрооптичних кристалів. При виключенні напруги пропускання світла кристалом швидко відновлюється за тим же законом. Частоти модуляції залежать від конкретної реалізації приладу ц зазвичай лежать в мегагерцовому діапазоні.

Варіанти (а, б конструкції електрично керованого модулятора-типу титус. Чутливим до світла елементом в ньому служить шар фотопровідника, наприклад селену, який наноситься на одну з поверхонь електрооптичного кристала. При запису зображень в фотопровідника і електрооптичних кристалі за допомогою пари електродів створюється зовнішнє поздовжнє електричне поле. Заряд, натхнений світлом в фотопровідника, дрейфує під дією цього поля і заряджає поверхню кристала.