Спектральные характеристики широкополосного излучения при электрооптической модуляции

• Автор: Гончарова, Полина Сергеевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЙ ПРИ ПРОХОЖДЕНИИ ЧЕРЕЗ АНИЗОТРОПНУЮ СРЕДУ

1.1. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ

1.2. ПРОХОЖДЕНИЕ СВЕТА ЧЕРЕЗ СИСТЕМУ АНИЗОТРОПНЫХ КРИСТАЛЛОВ

1.3. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ

1.4. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ

ВЫВОДЫ ПО ПЕРВОЙ ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛА НИОБАТА ЛИТИЯ

2.1. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В КРИСТАЛЛЕ НИОБАТА ЛИТИЯ

2.2. ВЛИЯНИЕ НЕОДНОРОДНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ НА ИНДУЦИРОВАННОЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ В КРИСТАЛЛЕ НИОБАТА ЛИТИЯ44
2.3. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯРИЗОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В КРИСТАЛЛЕ НИОБАТА ЛИТИЯ
2.4. ИЗМЕНЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯРИЗОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В
СИСТЕМЕ ИЗ ДВУХ КРИСТАЛЛОВ НИОБАТА ЛИТИЯ
ВЫВОДЫ ПО ВТОРОЙ ГЛАВЕ
ГЛАВА 3. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИЯ В КРИСТАЛЛЕ НИОБАТА ЛИТИЯ
3.1. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
3.2. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКАЯ МОДУЛЯЦИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ГАУССОВЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ИНТЕНСИВНОСТИ
3.3. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ГЕОМЕТРИИ КРИСТАЛЛА НА ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКУЮ МОДУЛЯЦИЮ
3.4. РАСЧЕТ ПРЕДЕЛЬНОЙ УГЛОВОЙ АПЕРТУРЫ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКОГО
МОДУЛЯТОРА
ВЫВОДЫ ПО ТРЕТЬЕЙ ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Проблема управления оптическим излучением является актуальной в современной теоретической и прикладной оптике. Особую роль указанное направление играет в современной оптоэлектронике, которая рассматривает проблемы совместного использования оптических и электронных методов обработки, передачи и хранения информации [123, 112].
В современных телекоммуникационных сетях для передачи информации широкое применение нашла электрооптическая модуляция излучения [131], основанная на электрооптическом эффекте, возникающем в анизотропных кристаллах, исследование распространения излучения в которых является актуальным направлением оптики [28]. Хорошо известно, что если анизотропный кристалл поместить между двумя поляризаторами, то можно изменять интенсивность выходного излучения, однако влияние взаимной ориентации плоскостей пропускания поляризаторов и оптических осей кристаллов на спектральный состав выходного излучения до конца не исследовано.
В электрооптических кристаллах присутствие внешнего электрического поля вызывает изменение показателей преломления, а, следовательно, и направления распространения электромагнитных волн внутри кристалла [122]. Если изменение показателя преломления пропорционально полю, то это соответствует линейному электрооптическому эффекту. На основе этого эффекта создаются удобные и широко распространенные способы модуляции излучения по интенсивности или фазе [104]. Неоднородность внешнего электрического поля приводит к неравномерному изменению показателя преломления в кристаллах, что приводит к уменьшению глубины модуляции. Кроме того, применение электрооптической модуляции до сих пор ограничивается требования к монохроматичности источников излучения. Современные электрооптические модуляторы эффективно модулируют излучение лазеров и лазерных диодов [123], имеющих узкий спектральный диапазон излучения (до единиц нанометров), и не пригодны для модуляции
широкополосного излучения, имеющего произвольный спектральный состав в несколько десятков нанометров. В связи с этим, исследование электрооптической модуляции широкополосного излучения и управление видом спектра излучения является весьма актуальным.
ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
Целью работы является выявление особенностей спектрального состава широкополосного излучения, проходящего через анизотропный кристалл, а также возможности поляризационного и электрооптического управления интенсивностью излучения. Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи:
1. Определить характер распределения индуцированного двулучепреломления в анизотропном кристалле при наложении внешнего неоднородного электрического поля;
2. Исследовать влияние угла между оптическими осями кристаллов и плоскостями пропускания поляризаторов на форму спектра излучения, глубину модуляции и найти оптимальное сочетание оптических элементов для эффективной модуляции широкополосного излучения;
3. Рассмотреть возможность применения электрооптической модуляции для современных широкополосных источников излучения;
4. Оценить влияние на глубину модуляции геометрии кристаллов, температуры и угловой апертуры пучка.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Основным объектом исследования выбран кристалл ниобата лития ЫШОт,, вследствие наиболее широкого применения в качестве управляющего элемента.
При выполнении работы были использованы различные теоретические и экспериментальные методы исследования, а именно: спектроскопический,

Основным преимуществом в предложенном способе модуляции является отсутствие геометрических искажений. За счет векторных взаимодействий можно значительно повысить эффективность преобразования излучения и создать затвор с большой угловой апертурой для фотографирования в видимой области спектра быстропротекающих процессов, которые происходят с излучением света ИК диапазона [19].
Авторы [70] привели результаты исследований управляемой многопучковой дифракционной модуляции в фоторефрактивных средах с квадратичным электрооптическим эффектом за счет изменения силы дифракционных решеток. Отмечено, что двух- и многопучковые фоторефрактивные модуляторы выгодно отличаются от однопучковых по чувствительности и линейности модуляции.
Наиболее широкополосными являются модуляторы, основанные на линейном электрооптическом эффекте [91', 892]. Однако-эти модуляторы работают при больших напряжениях (и мощностях) модулирующего сигнала [104]. На базе таких модуляторов создаются быстродействующие фильтры широкого спектрального диапазона [84].
Для увеличения ширины частотной полосы, в которой может работать модулятор, необходимо уменьшать емкость кристалла или увеличивать потери. Мощность Р, необходимая для создания в кристалле напряжения [/, определяется емкостью кристалла С, дополнительной емкостью контура Ср и полосой частот АС1, в которой может работать модулятор [104]:
Управляющие мощности электрооптических модуляторов с поперечным электрооптическим эффектом могут быть сильно снижены при использовании геометрического фактора //с/ (/ - длина кристалла вдоль направления излучения, с1 - ширина кристалла в направлении приложенного
(1.4.1)
в данной работе вклад П.С.Гончаровой заключался в формулировке целей и задач исследований, подборе экспериментальных методик для их достижения.
2 в данной работе вклад П.С Гончаровой заключался в формулировке целей и задач исследований, постановке экспериментов, их интерпретации, проведении численного моделирования.