Электрооптическая модуляция и преобразование немонохроматического излучения в кристаллах ниобата лития

• Автор: Литвинова, Ман Нен
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ И ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ШИРОКОПОЛОСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В НЕЛИНЕЙНООПТИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ
1.1. Методы исследования оптических кристаллов
1.2. Интерференционно-поляризационные свойства двупреломляющих кристаллооптических элементов
1.3. Электрооптический эффект и его применение для модуляции света
1.4. Преобразование широкополосного ИК-излучения и линейный
эффект Керра в анизотропных кристаллах
ГЛАВА 2. ДВОЙНЫЕ КОНОСКОПИЧЕСКИЕ ФИГУРЫ В ПРИЗМАХ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ
2.1. Коноскопические фигуры в треугольных призмах
2.2. Расщепление лучей при отражении от грани призмы
2.3. Коноскопические фигуры и дополнительные лучи в призме
типа ромба Френеля
2.4. Модуляция лучей в призме типа ромба Френеля
Выводы
ГЛАВА 3. МОДУЛЯЦИЯ СВЕТА НА ОСНОВЕ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА В КРИСТАЛЛАХ 1ЖЬ03
3.1. Изменение оптической индикатрисы при воздействии электрического поля
3.2. Электрооптический метод определения направлений кристаллофизических осей в кристалле ММЮз
3.3. Бесконтактный метод исследования оптической неоднородности кристаллов
3.4. Модуляция монохроматического излучения кристаллах БИЧЬСЬ
3.5. Модуляция немонохроматического излучения кристаллах ЫЫЬ03
3.5.1. Электрооптический затвор
3.5.2. Электрооптический модулятор
Выводы
ГЛАВА 4. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ И ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ИК-ИЗЛУЧЕНИЯ В АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛАХ
4.1. Преобразование широкополосного ИК-излучения
в кристалле 1ЛМЮз
4.2. Расчет спектров преобразованного широкополосного излучения
в кристалле ЫЫЬОз
4.3. Влияние поляризации ИК-излучения на спектр преобразованного излучения в кристалле ЫЫЬОз
4.4. Электрооптическая модуляция широкополосного ИК-излучения
в кристалле ЫИЬОз
4.5. Электрооптическая модуляция широкополосного ИК-излучения
в кристалле СаСОз
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
В современных оптических системах обработки и передачи информации широко используются электрооптические методы модуляции света.
Основным преимуществом электрооптических модуляторов и затворов является высокое быстродействие. Однако большая часть электрооптических устройств предназначена для работы с параллельными монохроматичными световыми пучками, что значительно ограничивает область их применения.
Принцип действия электрооптических модуляторов и затворов основан на линейном и квадратичном электрооптических эффектах. Для исследования электрооптических эффектов используются поляризационный метод и методы нелинейной оптики. Результаты исследований квадратичного элек-трооптического эффекта как нелинейно-оптического процесса, реализующегося на кубичной нелинейности кристалла, позволяют разработать принципиально новые электрооптические устройства.
Исследования электрооптической модуляции света с преобразованием по спектру в анизотропных кристаллах были проведены для кристалла кальцита (СаСОз). При расчете спектра преобразованного излучения в кристалле кальцита, находящегося в электрическом поле, авторами не были учтены векторные взаимодействия, которые значительно повышают эффективность нелинейно-оптического преобразования.
Оптические методы обработки информации оказываются наиболее перспективными для решения ряда задач обработки тепловых изображений. Принцип действия приборов для визуализации теплового излучения основан на процессах генерации суммарных и разностных частот в нелинейнооптических кристаллах.
В работах [1, 2] были проведены расчеты спектра преобразованного излучения и экспериментальные исследования влияния температуры ИК-объекта, ширины спектра накачки, поляризации и расходимости падающего пучка на процессы преобразования излучения в нелинейно-оптических крипоказателей преломления (Дп~10‘8) и повороту главных осей эллипсоида на угол порядка 0,1° (при напряженности приложенного поля Е=104В/см). Поэтому влиянием этих членов можно пренебречь, тогда уравнение оптической индикатрисы примет вид:
(а1о-Г22Еу)х2+(а1о+г22Еу)у2+а^2-2г22Ехух= (3.1.8)
Член 2г2гЕхух приводит к повороту главных осей эллипсоида показателя преломления в плоскости ух на угол р:
Р=1/2 агс1Б(2с/(а-Ь)), (3.1.9)
где а, Ь, с - коэффициенты в уравнении (3.1.8): а=а-гпЕу, Ъ=ао+г22Еу', с= -2г22Е^х. Таким образом, угол поворота главных осей эллипсоида равен [29]:
Р=1/2аг&%{ЕХ1ЕУ). (3.1.10)
Из выражения (3.1.10) видно, что угол поворота главных осей эллипсоида показателя преломления определяется отношением проекций вектора напряженности электрического поля на кристаллофизические оси и не зависит от величины напряженности электрического поля.
В случае, когда электрическое поле приложено вдоль оси у, проекция вектора напряженности на ось х равна Ех =0, угол поворота осей равен р =0°. При направлении электрического поля вдоль оси х, проекция напряженности электрического поля на ось у равна Еу= 0, угол поворота осей равен Р =45°. При изменении соотношения Ех/Еу эллипс вращается в плоскости ху [29]. Данный факт положен в основу электрооптического метода определения направлений кристаллофизических осей в кристалле ЫМЮз [4].
Если свет распространяется вдоль оптической оси кристалла, то имеет место двойной поперечный эффект Поккельса. Двойной поперечный эффект Поккельса состоит в том, что коэффициенты оптической индикатрисы зависят не только от амплитуды электрического поля, но и от его направления. Этот эффект позволяет осуществлять одновременную модуляцию света двумя независимыми, несущими информацию сигналами. Для получения амплитудной модуляции необходимо для каждого направления электрического поля задавать соответствующее направление поляризации света.