Математическое моделирование электрооптического дифракционного дефлектора

• Автор: Шапкина, Наталья Евгеньевна
• Шифр специальности: 01.01.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 79 с. : ил

Содержание.
Введение
Глава 1 .Физические аспекты работы электрооптического дефлектора.
Постановка задачи для исследования этого устройства
§1.1 .Обзор литературы
§1.2. Физическая постановка задачи исследования дефлектора
§1.3. Общая математическая постановка задачи
Г лава 2. Математическая модель дефлектора в двумерном приближении.
§2.1. Постановка задачи
§4. Расчет характеристик дефлектора в границах данной модели
Глава 3. Трехмерная модель дефлектора
§3.1. Построение функции Грина
§3.2. Преобразование функции Грина к ряду, удобному для вычислений.
§3.3. Составление интегрального уравнения
§3.5. Обсуждение результатов моделирования
§3.6. Оптимизация формы электродов
Заключение
Список литературы

Введение.
Одной из серьезных проблем, стоящих перед разработчиками разнообразных систем с использованием ОКГ, является проблема создания высокоскоростных устройств управления лучом ОКГ в пространстве, обладающих широким диапазоном скоростей и высокой разрешающей способностью, надежных в работе, простых в эксплуатации, легко управляемых и перестраиваемых в процессе работы. Устройства, позволяющие управлять направлением распространения оптических лучей, называют дефлекторами. Дефлекторы могут применяться в лазерных системах: телевизионных, воздушной разведки, обнаружения целей, записи информации, скоростных осциллографах, устройствах оптической памяти, оптических вычислительных приборах и в других системах и приборах.
В одних случаях управление положением оптического луча должно быть непрерывным (плавным), в других — дискретным, реализуемым в виде переключения на два и более направления. В основу работы дефлекторов оптического луча могут быть положены механические перемещения в пространстве преломляющих и отражательных элементов, электрооптический и магнитооптический эффекты в жидких и твердых средах, магнитоэлектрический, электромагнитный и обратный пьезоэлектрический эффекты, взаимодействие световых и акустических волн и другие физические явления.
Законы преломления и отражения излучения лежат в основе работы дефлекторов оптических лучей, выполненных в виде оптических элементов различной конфигурации. Изменяя показатель преломления сред, можно управлять положением луча. Показатель преломления можно изменять различными способами: во времени и в пространстве. При временном управлении показатель преломления изменяется во всем объеме физического элемента на одинаковую величину в течение определенного отрезка времени,

при пространственном—он принимает за этот же отрезок времени различные значения на разных участках оптического элемента. И при внесении разности хода или фазового сдвига между разнесенными в пространстве элементарными лучами, на которые можно разделить световой пучок, и наблюдается эффект его отклонения.
Показатель преломления сред можно изменить использованием различных электрооптических кристаллов и прохождением акустических волн сквозь различные фотоупругие среды.
Законы отражения света используются в дефлекторах, выполненных с применением зеркальных отражательных элементов. Изменяя угловое положение отражателя, можно управлять направленным на него лучом. Для управления отражательными элементами могут использоваться магнитоэлектрические, электромагнитные и пьезоэлектрические явления.
По используемым физическим явлениям дефлекторы можно условно разделить на механические и «электрические». При применении механических методов управления отклонение светового пучка осуществляется механическим перемещением в пространстве оптических элементов: линз, призм, зеркал или самих источников излучения.
«Электрические» методы управления можно подразделить на электрооптические, ультразвуковые, магнитоэлектрические, электромагнитные, пьезоэлектрические, и т.д.
В основе интересующих нас электрооптических методов управления лежит явление изменения оптических индикатрис различных кристаллов, обладающих электрооптическим эффектом, под воздействием электрического поля. Ультразвуковые методы управления основаны на явлении изменения показателя

Рис. 2.3. Распределение электрического поля Еу под единичным электродом: (d=0,54 мм;
21/а=0,25): 1 - у=0.92 d/2; 2 - у=0.7 d/2; 3 ~у=0; 4 -для идеального дефлектора.
При увеличении ширины щели численный эксперимент также показал усиление краевых эффектов (Рис. 2.4, 2.5).
На графике рисунка 2.4 представлена зависимость компоненты напряженности поля Еу от х, когда у=0.92 d/2, на графике 2.5 - та же зависимость для у=0. Различные кривые соответствуют разной длине щели между электродами, т.е. разным срезам z=const. в исходной трехмерной задаче с треугольными электродами.