Файл: 177_____.doc

Кристаллы, имеющие центры симметрии, и аморфные вещества обладают квадратичным эффектом (эффект Керра). Наиболее ярко квадратичный электрооптический эффект (ЭО) наблюдается у кубических кристаллов перовскитов ABO₃: BaTiO₃, KTaO₃, SrTiO₃, KTa_xNb_1-_xO₃ (KTN). Этот эффект имеется также в следующих жидкостях: сероводород, нитробензол.

Уравнение индикатрисы в общем случае имеет вид:

, (4.14)

где i, j, k – индексы излучения принимают значения от 1 до 3,

слагаемое описывает линейный ЭО эффект, а –квадратичный ЭО эффект. Обычно

. ……… (4.15)

Коэффициенты преломления меняются следующим образом для перовскитов, если :

(4.16)

где p - вектор поляризации, g₁₁, g₁₂ компоненты тензора поляризации.

Набег фаз между компонентами выражается так:

, (4.17)

где L длина.

Согласно (4.16) разность фаз пропорциональна квадрату вектора поляризации, т.е. , и отношение интенсивности света на выходе модулятора изменяется по закону:

, (4.18)

где - полуволновое напряжение.

Квадратичный эффект позволяет увеличить глубину модуляции за счет напряжения смещения U_см:

, (4.19)

где - рабочее напряжение,и- напряжения модуляции и смещения.

Незначительные изменения приводят к значительному увеличению анизотропии кристалла, высокой эффективности модуляции и к повышению быстродействия.

Поперечное полуволновое напряжение можно рассчитать по формуле:

. (4.20)

Эффективность модуляции наибольшая при U_см > 500 В.

Эффект Керра зависит и от других параметров. Например, диэлектрическая проницаемость перовскитов сильно зависит от температуры, особенно у точки Кюри .

Наиболее сильный эффект Керра у KTN при .

При U_см = 300 В ().

Сероуглерод CS, нитробензол C₆H₅NO₂ и аморфин, при подаче напряжения приобретают свойства одноосных кристаллов.

Набег фазы определяется по формуле:

, (4.21)

где B_k - постоянная Керра.

Для нитробензола набег фазы в 100 раз больше, чем у другой жидкости. Свойства нитробензола: он прозрачен в области от 0,4 до 1,1 мкм, а диэлектрическая проницаемость ε велика.

4.2. Электрооптические модуляторы света

4.2.1.Модуляторы на основе продольного электрооптического эффекта Поккельса

При продольном линейном эффекте Поккельса используется кристалл типа XH₂PO₄ , а также кубические кристаллы упомянутые в разделе 4.1. Структура электрооптического модулятора представлена на рис. 4.1. Там же описана его работа.

При скрещенных поляризаторах на входе и выходе модулятора, сигнал на выходе фотоприемника изменяется по закону:

(4.22)

где , - разность фаз φ_x и φ_y поляризационных компонент по x и y.

В этом случае модулятор работает на нелинейном участке преобразования света, т.е. интенсивность на выходе фотоприемника увеличивается при увеличении положительного напряжения и при увеличении отрицательного напряжения.

При параллельных поляризационных осях поляризатора и анализатора сигнал на выходе фотоприемника изменяется по закону:

(4.23)

В этом случае модулятор работает также на нелинейном участке преобразования света, т.е. интенсивность на выходе фотоприемника увеличивается как при увеличении положительного напряжения, так и при увеличении отрицательного напряжения.

Для работы на линейном участке оси поляризаторов должны быть направлены под углом 45º. В этом случае интенсивность на выходе фотоприемника увеличивается при увеличении положительного напряжения, и уменьшается при увеличении отрицательного напряжения.

Увеличение толщины электрооптического кристалла не приводит к увеличению эффективности модуляции, так как L=d и при этом уменьшается напряженность электрического поля в кристалле. Для увеличения глубины модуляции при равных напряжениях делают наборный модулятор с разворотом фаз на 90°, рис. 4.3 . При этом набег разности фаз увеличивается пропорционально числу пластин: Δφ_n= n∙Δφ₁ . Недостатком такого увеличения эффекта модуляции является одновременное увеличение ёмкости модулятора, что ведет к снижению предельной частоты модуляции.

4.2.2.Электрооптические модуляторы на основе поперечного электрооптического эффекта Поккельса

Устройство модулятора с использованием поперечного линейного электрооптического эффекта показано на рис.4.2.

Используют, как правило, кристаллы КДП (KH₂PO₄ - фосфид калия) и ДКДП (KDHPO₄ – дейтерированный фосфид калия), а также BSO (Bi₁₂SiO₂₀ – селенид висмута) и BGO (Bi₁₂GeO₂₀ – германат висмута), BSO (Bi₁₂SiO₂₀). Естественное ДЛП у КДП и ДКДП очень большое. Для кристалла L = 1 см: .

Рис. 4.2. Соединение пластин для увеличения глубины

модуляции

Для компенсации температурной нестабильности ДЛП применяют последовательном соединении кристаллов с разной направленностью естественного ДЛП.

Поперечный ОЭ эффект применяют в модуляторах на кубических кристаллах BGO, BSO.

Поперечный ОЭ эффект используется и в интегрально-оптических модуляторах, где ширина волновода 5…10 мкм, что увеличивает напряженность электрического поля и приводит к высокой глубине модуляции даже при малых напряжениях (5..10 В) .

Смотрите также файлы

Черногория Microsoft Office Word.doc

хорватия.doc

Италия Microsoft Office Word.doc

Испания.doc

греция.doc

Файл: 177_____.doc

4.1.2. Продольный электрооптический эффект Поккельса

4.1.3. Квадратичный электрооптический эффект Керра

4.2. Электрооптические модуляторы света

4.2.1.Модуляторы на основе продольного электрооптического эффекта Поккельса

4.2.2.Электрооптические модуляторы на основе поперечного электрооптического эффекта Поккельса

Смотрите также файлы

Информация

Списки файлов

Дополнительно