ОПТОЭЛЕКТРОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
OPTOELECTRONIC AMPLIFIER

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в оптических системах, где используется лазер.
Известен оптоэлектронный усилитель, где использован оптически управляемый транспарант, изложенный в книге И.К.Верещагин и др. «Введение в оптоэлектронику» М., Высшая школа, 1991, стр.83-85, рис.3.6. Источником излучения входного сигнала может быть применен лазер, от которого свет проходит на транспарант при наличии управляющего сигнала. Изображение рассматриваемого объекта проецируется на фотослой транспаранта. Однако величина выходного сигнала не может быть увеличена без увеличения мощности лазера.
Известен оптоэлектронный усилитель, изложенный в патенте автора №2239174. В нем лазер формирует световой поток, который поступает через полупрозрачное зеркало в оптически управляемый транспарант и одновременно отражается от этого полупрозрачного зеркала и далее от двух отражательных зеркал и поступает в оптоэлектронный преобразователь. Последний кроме увеличения мощности света может также увеличить и его частоту. С оптического выхода оптоэлектронного преобразователя свет поступает на второй оптический вход вышеупомянутого транспаранта. В результате через него проходит свет от лазера, который через три отражательных зеркала, корректирующую линзу, отразившись от вышеупомянутого полупрозрачного зеркала, поступает на первый оптический вход оптически управляемого транспаранта. Таким образом вышеупомянутые зеркала образуют резонатор. Выход световой энергии осуществляется с помощью электрооптического модулятора 8. Потери в кристалле модулятора составляют 0,5 дБ/м, что соответствует малому затуханию. В состав оптически управляемого транспаранта входит повернутое полупрозрачное зеркало, от которого с первого оптического выхода отражается управляющий свет и поступает на фотопроводящий слой, разрешая прохождение света от лазера. Кроме того может быть использовано проецируемое на фотослой транспаранта изображение объекта. Однако величина выходного сигнала, а следовательно, и мощность излучения не может быть увеличена без увеличения громоздкости.
Технический результат - с помощью заявленного устройства увеличивается мощность излучения без увеличения громоздкости. Достигается это введением двух отражательных зеркал и объектива и использованием второго оптического выхода полупрозрачного зеркала оптически управляемого транспаранта для осуществления связи через два отражательных зеркала, через объектив с оптическим входом лазера.
На фиг.1 и в тексте приняты следующие обозначения:
1, 2, 3, 4 - отражательные зеркала;
5 - корректирующая линза;
6 - объектив;
7 - отражательное зеркало;
8 - электрооптический модулятор;
9 - оптически управляемый транспарант;
10 - полупрозрачное зеркало;
11 - лазер;
12 - оптоэлектронный преобразователь;
13, 14 - отражательные зеркала,
при этом оптический выход лазера 11 связан с первым оптическим входом полупрозрачного зеркала 10, имеющего первый и второй оптические выходы, соответственно связанные с первым оптическим входом оптически управляемого транспаранта 9 и через отражательные зеркала 14, 13, оптоэлектронный преобразователь 12 - со вторым оптическим входом вышеупомянутого транспаранта 9, первый оптический выход которого связан через электрооптический модулятор 8, отражательные зеркала 7, 1 и 2, корректирующую линзу 5 со вторым оптическим входом полупрозрачного зеркала 10, а второй оптический выход полупрозрачного зеркала вышеупомянутого транспаранта связан через два отражательных зеркала и через объектив с оптическим входом вышеупомянутого лазера 11.
Устройство работает следующим образом.
С помощью лазера 11, который может быть кристаллическим, формируется световой поток, который поступает через полупрозрачное зеркало 10 в оптически управляемый транспарант 9 и одновременно отражается от этого полупрозрачного зеркала и далее от отражательных зеркал 13, 14, и поступает в оптоэлектронный преобразователь 12, увеличивающий частоту и мощность света. Последний формирует другой управляющий спектр, поступающий на второй оптический вход вышеупомянутого оптически управляемого транспаранта 9. При этом необходимым условием является отличие спектров, поступающих на первый и второй входы. Проецируемое изображение объекта может располагаться, например, между полупрозрачным зеркалом 10 и транспарантом 9, и его изображение фиксируется на фотослое транспаранта. При этом лучи от лазера пересекают проецируемый объект. Пример исполнения оптоэлектронного преобразователя представлен в источнике, упомянутом в первом аналоге на стр.62-63, а пример исполнения оптически управляемого транспаранта представлен на стр.83, 84, рис.3.6а.
На фиг.2 показано прохождение света от полупрозрачного зеркала 15 на транспарант 9, на второй выход этого транспаранта, где свет также отражается от этого полупрозрачного зеркала 15 и поступает через прозрачный электрод 16, слой модулирующего материала 17 на фотопроводящий слой 18, на который с другой стороны через прозрачный электрод 19 поступает свет от лазера 11 через полупрозрачное зеркало 10 (см. фиг.1), от которого свет через фотопроводящий слой проходит только при наличии света от оптоэлектронного преобразователя 12, отраженного от полупрозрачного зеркала 15. При этом на прозрачные электроды 16, 19 подведено напряжение.
В отличие от главного аналога свет со второго вышеупомянутого выхода транспаранта 9 отражается далее от отражательных зеркал 3, 4 и поступает через объектив 6 на оптический вход лазера 11. При этом выходной луч объектива устанавливается таким образом, чтобы полностью облучить активный слой резонатора лазера 11. Так как частота света многократно превышает частоту света, излучаемого лазером, то увеличивается и мощность лазера 11. Кроме того, благодаря обратной связи, проходящей через вышеупомянутый оптоэлектронный преобразователь, также усиливающий сигнал, эта мощность лазера увеличивается лавинообразно, до наступления режима насыщения. Таким образом, увеличивается эффективность транспаранта. С первого выхода транспаранта 9 свет проходит через электрооптический модулятор 8 и последовательно отражается от отражательных зеркал 7, 1 и 2 и далее проходит через корректирующую лизну 5, формирующую параллельные лучи света, и, отразившись от полупрозрачного зеркала 10, вместе со светом от лазера 11 поступают на вышеупомянутый первый оптический вход оптически управляемого транспаранта 9. Таким образом, зеркала 7, 1, 2 и 10 представляют собой резонатор, который настраивается для осуществления усиления света. Выход световой энергии осуществляется с помощью электрооптического модулятора 8. Пример его конкретного исполнения представлен в книге «Справочник по инфракрасной технике» М., Советское Радио, 1978, стр.329, где отмечено, что оптические потери в кристалле модулятора составляют 0,5 дБ/м, что соответствует малому затуханию света. Свет на входе модулятора 8 может нести в себе определенную информацию.
В предлагаемом устройстве благодаря увеличению коэффициента усиления увеличивается качество отображения проецируемого объекта, в том числе и его мелких участков, а также осуществляется обнаружение новых участков.