УПРАВЛЯЕМАЯ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области квантовой электроники, а именно к средствам управления параметрами оптического излучения и может быть использовано в устройствах вычислительной техники, связи и системах измерения спектрального состава оптического излучения.
Известна амплитудная пропускающая дифракционная решетка (Ахманов, С.А. Физическая оптика: учебник, 2 изд. [Текст] / С.А.Ахманов, С.Ю.Никитин. - М.: Наука, 2004. 656 с.), включающая прозрачную изотропную пластину с нанесенной одну ее поверхность амплитудной маской, функция пропускания которой периодически изменяется от координаты. Такая решетка может быть использована, например, в устройствах спектральной селекции. Изменение спектра пропускания такой решетки осуществляется ее механическим поворотом относительно направления светового потока.
Недостатками данного устройства являются невозможность электрической перестройки спектра его пропускания, что ограничивает его быстродействие и область применения.
Недостатками данного устройства являются невозможность электрической перестройки спектра его пропускания, что ограничивает его быстродействие и область применения.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является электрооптическая дифракционная решетка (Хасперджер, Р. Интегральная оптика: теория и технология. Пер с англ. [Текст] / Р.Хасперджер. - М.: Мир, 1985. С.170), содержащая электрооптическую пластину с нанесенными на ее поверхность двумя системами управляющих линейных электродов, выполненных в виде встречно-штыревой структуры и подключенных к источнику питания. Такой электрооптический элемент может быть использован в качестве управляемой электрическим напряжением дифракционной решетки, работающей в проходящем свете.
Недостатком данного элемента являются всего один тип формируемого распределения набегов фаз светового пучка, низкая чувствительность к управляющему напряжению, соответственно, вследствие низкой чувствительности - высокие управляющие напряжения.
В основу полезной модели поставлена задача повышения чувствительности к управляющему напряжению электрооптической дифракционной решетки.
Данная задача решается за счет того, что в электрооптической управляемой дифракционной решетке, содержащей электрооптическую пластину с нанесенными на ее поверхность двумя системами управляющих линейных электродов, выполненных в виде встречно-штыревой структуры, образующих первую дифракционную решетку и подключенных к источнику питания, дополнительно на противоположную поверхность электрооптической пластины нанесен сплошной низкоомный прозрачный электрод, подключенный к дополнительному источнику питания.
Как разновидность конструктивного исполнения управляемой электрооптической дифракционной решетки на противоположную поверхность электрооптической пластины нанесена дополнительно система управляющих линейных электродов, образующих вторую дифракционную решетку, подключенная к дополнительному источнику питания.
Сущность полезной модели поясняется чертежами,
где на Фиг.1 изображен вид сбоку, на Фиг.2 - вид сверху на поверхность электрооптической пластины (для ниобата бария-стронция НБС: 75), где 1 - электрооптическая пластина, 2 - первая система электродов, 3 - вторая система электродов, 4 - нижний низкоомный прозрачный электрод, 5 - источники питания электродов верхней встречно-штыревой структуры, 6 - источник питания нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода, 7 - световой пучок;
где на Фиг.3 изображен вид сбоку, на Фиг.4 - вид сверху на поверхность электрооптической пластины, где 1 - электрооптическая пластина, 2 - первая система электродов, 3 - вторая система электродов, 4 - третья система электродов, 5 - источники питания электродов верхней встречно-штыревой структуры, 6 - источник питания нижней системы электродов, 7 - световой пучок;
где на Фиг.5, 6, 7 изображены распределения электрических полей в электрооптической пластине 1 для различных значений потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4;
где на Фиг.8 изображены распределения набегов фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 для различных значений потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4;
где на Фиг.9 изображено распределение электрического поля в электрооптической пластине 1 прототипа;
где на Фиг.10 изображено распределение набега фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 прототипа.
Управляемая электрооптическая дифракционная решетка работает следующим образом.
Световой пучок 7 (Фиг.1, 2) вводится в управляемую электрооптическую дифракционную решетку, образованную первой 2 и второй 3 системами встречно штыревых электродов через верхнюю поверхность электрооптической пластины 1, дифрагирует на первой 2 и второй 3 системах встречно-штыревых электродов, проходит через электрооптическую пластину 1 и выводится через нижний сплошной низкоомный прозрачный электрод 4 (выводится через дополнительную систему линейных управляющих электродов по второму варианту).
Напряжение от источника 6, подаваемое на нижний сплошной низкоомный прозрачный электрод 4 может принимать любые промежуточные значения от напряжения, подаваемого на первую 2 и вторую 3 системы встречно штрыревых электродов. Распределения напряженности электрического поля в электрооптической пластине 1 для различных значений потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4 показаны на фиг.5, 6, 7.
Как видно из фиг.5, 6, 7 изменением потенциала нижнего сплошного низкоомного прозрачного электрода 4 можно смещать область повышенной напряженности электрического поля по объему электрооптической пластины 1 и, соответственно, изменять распределение набега фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 (фиг.8). Изменение распределения набега фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 приводит к изменению результата пространственной интерференционно-дифракционной картины
Введение дополнительно на нижнюю поверхность электрооптической пластины 1 сплошного низкоомного прозрачного электрода 4, подключенного к дополнительному источнику питания 6, смещает концентрацию силовых линий электрического поля к нижнему низкоомному прозрачному электроду 4, в результате чего управление набегом фаз светового пучка в электрооптической пластине 1 происходит по всему объему электрооптической пластины 1, а значит, повышается чувствительность дифракционной решетки к управляющему напряжению и снижаются управляющие напряжения.
В прототипе область повышенной напряженности электрического поля в электрооптической пластине 1 вследствие планарности первой 2 и второй 3 системам встречно штыревых электродов находится в приповерхностном слое электрооптической пластины, не смещается при изменении управляющего напряжения и как результат: - небольшой набег фаз светового пучка в электрооптической пластине 1, а значит и низкая чувствительность дифракционной решетки к управляющему напряжению и высокие управляющие напряжения, а так же невозможность пространственного изменения интерференционно-дифракционной картины от изменения управляющего напряжения.
Как следует из результатов расчетов (фиг.5-10), предлагаемая полезная модель обеспечивают большую чувствительность к изменению управляющих потенциалов.