Теория и расчет оптико-электронных приборов - Якушенков Ю.Г.
ISBN 5-88439-035-1
Скачать (прямая ссылка):
При больших рассогласованиях (углах между направлением на излучатель и оптической осью системы) изображение излучателя в процессе сканирования выходит за пределы растра. Модуляция на частоте управления (частоте сканирования) становится импульсной; спектр сигнала расширяется, что обуславливает необходимость увеличивать полосу пропускания электронного тракта и снижает помехозащищенность ОЭП.
Так как траектории сканирования весьма разнообразны, то обеспечить оптимальное согласование (равенство) размеров изображения и ячеек растра (см. рис. 9.8, г) в его центральной части для всех траекторий трудно. Поэтому в области больших рассогласований глубина модуляции может меняться, и здесь принимается релейный закон управления ОЭП. Однако и при этом в растрах такого типа условия по согласованию размеров и формы изображения и ячеек растра выполняются проще и полнее, чем во вращающихся радиально-секторных растрах типа, представленных на рис. 9.8, а-в. Проблема оптимального согласования размеров изображения и ячеек растров для всего углового поля ОЭП или всех возможных углов рассогласования присуща практически всем растрам, используемым в ОЭП.
Сравнительно просто с помощью растровых модуляторов осуществляется и частотная модуляция, например, путем использования модулятора в виде радиально-звездного растра (см. рис. 7.9), по которому перемещается изображение, причем траектория этого перемещения и рисунок растра эксцентричны (см. § 7.6). Возможен и такой случай, когда угловые размеры элементов растра не одинаковы, а меняются по заданному закону. Последовательность импульсов, возникающих после растра, попадает на приемник излучения, и после фильтрации постоянной составляющей электрическое колебание переменной частоты можно считать частотно-модулированным.
К числу механических модуляторов, осуществляющих ФИМ, относятся щелевые модуляторы, выполняющие во многих ОЭП одновременно и функции сканирующих анализаторов. Типичная схема ФИМ с неподвижным приемником-растром в виде креста, также выполняющим функции оптического анализатора, рассмотрена в § 7.7.
9 Якушенков Ю.Г
257Ю.Г. Якушенков. Теория и расчет оптико-электронных приборов
9.6. Электрооптические и некоторые другие типы модуляторов
В настоящее время существует достаточно большое число модуляторов, основанных на электрооптических эффектах Keppa и Пок-кельса, магнитооптическом эффекте Фарадея, акустооптическом эффекте, эффектах Зеемана и Штарка, известных из курса физики и физической оптики.
Одним из первых электрооптических модуляторов было устройство (ячейка Керра), в котором поток проходит между обкладками конденсатора, помещенными в жидкость, обладающую свойством двойного лучепреломления. Перед ячейкой Керра находится поляризатор, плоскость его поляризации расположена под углом 45° относительно силовых линий электрического поля, возникающего при подаче напряжения на пластины конденсатора. За ячейкой Керра расположен анализатор, плоскость поляризации которого составляет угол 90° с плоскостью поляризации поляризатора. В отсутствие напряжения на пластинах ячейки происходит полное гашение потока, т.е. поток не проходит через такую систему.
При подаче напряжения на конденсатор линейно поляризованное излучение, входящее в него, на выходе трансформируется в эллиптически поляризованное. Через анализатор пройдет только та составляющая потока, вектор поляризации которой совпадает с плоскостью поляризации анализатора. При изменении напряжения на пластинах меняется эксцентриситет эллипса поляризации (соотношение между векторами поляризации обыкновенного и необыкновенного лучей, угол между которыми составляет 90°).
Сила излучения на выходе
/ = 0,510 X Bl(Ufd)2,
где I0 — сила излучения на входе поляризатора; т — пропускание всего модулятора; В — постоянная Керра; I — длина пути излучения между пластинами; U — напряжение на пластинах конденсатора; d — расстояние между пластинами.
Наиболее часто в качестве наполнителя используется нитробензол, обладающий хорошим пропусканием в области 0,4...2,1 мкм. Однако потери в поляризаторе (свыше 50%), на отражение и другие потери приводят к тому, что общее пропускание такого модулятора обычно не превышает 15% . Апертура ячейки Керра определяется в основном расстоянием между пластинами и их конфигурацией; ее предельное значение составляет 1:4 при d = 1...2 мм. Для создания большой
258Глава 9. Модуляция и демодуляция в оптико-электронных приборах
глубины модуляции к пластинам приходится прикладывать большие напряжения (до десятков киловольт), что усложняет блок питания модулятора и увеличивает потребляемую мощность до десятков и даже сотен ватт.
Кроме квадратичного электрооптического эффекта Keppa для модуляции потока используется и линейный электрооптический эффект — эффект Поккельса, который заметно проявляется в ряде кристаллов (дигидрофосфаты калия KDP и аммония ADP, сегнетоэлектрические перовскиты — ниобат лития, танталат лития, ниобат бария-натрия, танталат-ниобат калия и др.). Эти модуляторы широко используют в лазерной технике. Их мощность потребления составляет десятки, а иногда и сотни ватт.