Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Ярив А. -> "Оптические волны в кристаллах" -> 85

Оптические волны в кристаллах - Ярив А.

Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах — М.: Мир, 1987. — 616 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievolnivkristalah1987.djvu
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 168 >> Следующая


325

однозначно определенной энергии на выходе. Рассмотрим теперь, что происходит при постепенном уменьшении энергии на входе. Энергия на выходе при этом будет следовать кривой CD вплоть до точки D. В этой точке снова бесконечно малое уменьшение энергии на входе приведет к резкому переключению энергии на выходе в точку А. Экспериментально этот гистерезис наблюдался в резонаторе Фабри — Перо, содержащем электрооптический модулятор на кристалле KDP; при этом использовалось излучение гелий-неоново-го лазера с длиной волны 6328 А [4].

Переключение между состояниями с высоким и низким коэффициентами пропускания можно осуществлять либо кратковременным увеличением энергии пучка на входе, либо изменением напряжения смещения модулятора (замечание: ф0 зависит от напряжения смещения). Можно показать, что кривая BD отвечает неустойчивому состоянию и физически не реализуется. Доказательство этого и рассмотрение динамики переключения выходит за рамки данной книги. Особый интерес ApeflCTaenfleT кривая рис. 8.14, а, отвечающая ф0 = 0,б7г, поскольку она обладает свойствами, характерными для большого дифференциального усиления. Если входная энергия оказывается вблизи скачка кривой, то небольшая модуляция входной энергии будет приводить к большой модуляции энергии на выходе. Существует много других интересных возможностей использования таких устройств, например для формирования импульсов и ограничения мощности (см. задачу 8.6).

Были продемонстрированы также бистабильные оптические резонаторы Фабри — Перо с обратной связью за счет отражения света [5] (см. задачу 8.7).

8.4.2. БИСТАБИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ АМПЛИТУДНЫЙ МОДУЛЯТОР

Оптическая бистабильность может быть получена также в электрооптическом амплитудном модуляторе, на кристалл которого подается сигнал обратной связи, пропорциональный интенсивности прошедшего света. На рис. 8.16 схематически показано, как действует такое устройство. Если поляризатор на входе ориентирован под углом 45° относительно главных осей кристалла, к которому приложено модулирующее напряжение, а анализатор на выходе скрещен с ним, то коэффициент пропускания этого амплитудного модулятора дается выражением (5.2.11):

I0 = /,sin^r,

(8.4.6) і 326 Глава 5

Усилитель Детектор

Поляризатор

1

Анализатор

РИС. 8.16. Схематическое представление бистабильного электрооптического амплитудного модулятора.

где Ij и I0 — интенсивности на входе и выходе соответственно, а Г — фазовая задержка кристалла. Из-за наличия сигнала обратной связи модулирующее напряжение пропорционально интенсивности прошедшего излучения. Следовательно, фазовую задержку можно

РИС. 8.17. Выходные характеристики бистабильного электрооптического амплитудного модулятора при различных значениях ф0. Электрооп і ические устрсйсіва

327

записать в виде

ІГ - ф0 + а/(

о>

(8.4.7)

где а — постоянная, а величину ф0 можно регулировать, подавая на кристалл постоянное поле смещения или помещая последовательно с кристаллом компенсатор Солея — Бабине. На рис. 8.17 приведены зависимости I0 [I1), описываемые выражением (8.4.6), при различных значениях параметра ф0 и при а = 1. Эти кривые проявляют все нелинейности, свойственные бистабильному резонатору Фабри — Перо. Оптическая бистабильность была продемонстрирована экспериментально на электрооптическом модуляторе с кристаллом LiNbO3 [6, 7].

Рассмотренные выше бистабильные оптические устройства имеют много потенциально важных применений, в том числе в оптических системах связи и в системах обработки сигналов. Они могут использоваться в качестве дифференциальных усилителей, переключателей, ограничителей, вентилей и т. п.

8.5. ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ СДВИГ ЧАСТОТЫ И СЖАТИЕ ИМПУЛЬСА

В нашем обсуждении фазовой модуляции мы почти всегда предполагали, что модулирующее напряжение является синусоидально изменяющимся во времени, так что показатель преломления кристалла также изменяется по синусоидальному закону. Рассмотрим теперь частный, но представляющий интерес случай, когда модулирующее напряжение изменяется во времени линейно. Вследствие электрооптического эффекта показатель преломления кристалла изменяется также линейно во времени. Таким образом, фазовый сдвиг прошедшего светового пучка можно записать в виде

где 8 — постоянная. При этом прошедший световой пучок запишется следующим образом:

Это плоская волна с частотой ш0 + <5. Иными словами, благодаря такой модуляции частота прошедшего пучка сдвигается вверх (5 > 0). Действительно, если в (8.5.2) аргумент экспоненты обозначить через ф(t), то обобщенную частоту можно определить следую-

Дф(0 =Фо +8t'

(8.5.1)

E(z, t) = +

(8.5.2) і 328

Глава 5

щим образом:

(8.5.3)

Согласно определению (8.5.3), обобщенная частота плоской волны равна скорости изменения фазы во времени.

Рассмотрим теперь другой частный случай, представляющий интерес, а именно случай, когда модулирующее наложение изменяется во времени по квадратичному закону. Вследствие электрооптического эффекта показатель преломления кристалла снова следует за напряжением и изменяется во времени также по квадратичному закону. При этом фазовый сдвиг прошедшего пучка дается выражением
Предыдущая << 1 .. 79 80 81 82 83 84 < 85 > 86 87 88 89 90 91 .. 168 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed