RU2022307C1 - Устройство для регистрации характеристик электромагнитных импульсов - Google Patents
Устройство для регистрации характеристик электромагнитных импульсов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2022307C1 RU2022307C1 SU4639265A RU2022307C1 RU 2022307 C1 RU2022307 C1 RU 2022307C1 SU 4639265 A SU4639265 A SU 4639265A RU 2022307 C1 RU2022307 C1 RU 2022307C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deflector
- source
- electromagnetic pulses
- angle
- face
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технике управления оптическим излучением и может быть использовано для регистрации параметров электромагнитного поля. Электрооптический дефлектор, оптически связанный с источником лазерного излучения и блоком фотодетекторов, выполнен в виде призмы, первая входная грань которой нормальна направлению распространения электромагнитных импульсов, вторая входная грань нормальна оптической оси дефлектора и источника и расположена под углом (π/2-α), причем α = arcsin
Description
Изобретение относится к технике управления оптическим излучением и может быть использовано при проведений измерений параметров электромагнитного поля.
Известно устройство для контроля параметров импульсных и импульсно-модулированных электрических сигналов, содержащее призменный дефлектор, источник электрических импульсов, источник лазерного излучения и ФЭУ.
Известно также устройство для измерения амплитудно-временных параметров на основе электрооптического эффекта. Схема содержит электрооптический амплитудный модулятор, источник электрических импульсов, лазер и ФЭУ.
Недостатками известных устройств являются, во-первых, их частотная ограниченность (fгр≈ 1-3 Ггц) и, во-вторых, полное отсутствие частотной избирательности, т. е. неприменимость подобных схем при работе в условиях интенсивных фоновых сигналов.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для сканирования светового луча в зависимости от приложенного электрического поля, содержащее дефлектор на сдвоенных призмах из кристалла КДР, источник электрических импульсов, лазер и блок фотодетекторов.
Устройство под действием приложенного электрического поля изменяет угол отклонения лазерного луча на величину θ=n r63Ez . Это позволяет по величине угла отклонения отслеживать изменение электрического поля.
Недостатком известного устройства является узость его эксплуатационных возможностей. Это, во-первых, его частотная ограниченность, а именно fгр <3 ГГц, обусловленная тем, что из-за сравнимости скоростей света и скорости распространения электрического импульса при увеличении частоты в кристалле возникает сложная картина распределения электрического поля. Причем практически невозможно определить форму электрического импульса, так как по ходу луча происходит его многократная модуляция. Во-вторых, подобная схема не обладает частотной избирательностью и, таким образом, не применима в условиях, когда фоновые сигналы отличной от измеряемой частоты по интенсивности сравнимы или превосходят полезный сигнал.
Кроме того, данная схема требует определенной коммутации с металлическими контактами, которые также ограничивают полосу частот и чувствительны к фоновым наводкам.
Целью изобретения является расширение частотного диапазона устройства для регистрации характеристик электромагнитных импульсов.
Цель достигается за счет того, что в устройстве для регистрации характеристик электромагнитных импульсов, содержащем блок фотодетекторов, источник лазерного излучения и призменный электрооптический дефлектор, последний выполнен в виде призмы с первой входной гранью, второй гранью, оптически связанной с источником лазерного излучения, нормальной к оптической оси дефлектора и источника и расположенной под углом (π/2-α) к входной грани, причем α=arcsin(n/),где n - показатель преломления материала дефлектора;
ε - диэлектрическая проницаемость материала дефлектора, и выходной гранью, параллельной второй грани и оптически связанной с блоком фотодетекторов.
ε - диэлектрическая проницаемость материала дефлектора, и выходной гранью, параллельной второй грани и оптически связанной с блоком фотодетекторов.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для регистрации характеристик электромагнитных импульсов, которое содержит источник когерентного излучения 1, электрооптический дефлектор в виде призмы 2 с входной гранью 3 и оптической осью, проходящей через противолежащие грани 4, выполненные под углом (π/2-α) к входной грани 3, блок фотодетекторов 5.
На фиг. 2 показан принцип работы дефлектора, где d - диаметр светового луча; L - длина оптической оси кристалла; θ - угол сканирования; - напряженность электрического поля; - градиент напряженности поля по оси ОX; - направление распространения электрического импульса.
Устройство работает следующим образом. Лазерный луч при прохождении через кристалл 2, в котором бегущая электромагнитная волна создает градиент показателя преломления, испытывает неравномерное по поперечному сечению преломление. В результате на выходе из кристалла 4 отмодулированный световой пучок приобретает дополнительное угловое распределение, вызванное неодинаковостью скоростей распространения света для составляющих частей светового пучка, движущихся в оптической среде с переменным показателем преломления. В этом случае ось луча сканируется на угол θ=n r63Ez , где no - показатель преломления в направлении, перпендикулярном оптической оси;
r63 - электрооптический коэффициент кристалла;
Ez - напряженность поля оптической оси;
L - длина оптической оси дефлектора,
D - диаметр светового луча.
r63 - электрооптический коэффициент кристалла;
Ez - напряженность поля оптической оси;
L - длина оптической оси дефлектора,
D - диаметр светового луча.
Требуемая синхронизация достигается выбором угла α , так чтобы скорость света в направлении оси OZ была равна скорости распространения постоянной фазы электромагнитного поля по той же оси. Поскольку скорость света по оси ОZ
v1= c/no, где no - показатель преломления, а скорость распространения постоянной фазы по оси О V2= где ε - диэлектрическая проницаемость дефлектора, то из условия v1= v2получают α=arcsin(n/).
v1= c/no, где no - показатель преломления, а скорость распространения постоянной фазы по оси О V2= где ε - диэлектрическая проницаемость дефлектора, то из условия v1= v2получают α=arcsin(n/).
В этом случае имеет место фазировка скорости распространения светового луча и фазы электромагнитного поля. Поэтому световой пучок движется в кристалле в постоянном для него электрическом поле.
Поскольку время релаксации кристаллической решетки дефлектора составляет 10-13 с, то для электрических импульсов с длительностями до 10-12 с в дефлекторе успевает установиться соответствующее электрическое поле, т. е. для электрических импульсов до 10-12 с инерционностью кристаллической решетки не существенна.
С выхода дефлектора сканированный световой пучок попадает на волоконно-оптическую делительную матрицу и далее регистрируется на фотодетекторах. Интенсивность, прошедшая в определенный угловой интервал, отслеживается фотоэлектронными усилителями, а угол отклонения - их расположением. Таким образом, по углу отклонения определяется амплитуда поля по формуле.
E= [1/(no 3r63L/D)] * θ и время отклонения на данный угол τ= где I - мощность лазера;
Σ - энергия, зарегистрированная ФЭУ.
Σ - энергия, зарегистрированная ФЭУ.
Расчеты показали, что, например, для кристалла типа КДР при частотах f ≈10 Ггц, напряженности поля 104 В/см угол θ превосходит угол дифракционной расходимости β = в N≃ 2-3 раза (λ - длина волны лазерного луча).
При той же частоте и напряженности поля, но кристалле типа LiNbO3число N ≃ 8-10. При использовании кристаллов типа KTN величина N достигает значений N ≃ 30-40.
Использование изобретения позволяет расширить частотный диапазон устройства для регистрации характеристик электромагнитных импульсов. С помощью предложенного устройства появляется возможность проводить измерения характеристик импульсных и импульсно-модулированных электрических сигналов при длительности импульсов до 10-12 с; добиться высокой частотной селективности, регулируя лишь диаметр светового луча; диафрагмируя отклоненный световой пучок, получать сверхкороткие световые импульсы (до 10-12 с); работать в условиях активных электромагнитных наводок, сравнимых по амплитуде с измеряемым сигналом.
Claims (1)
- УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ, содержащее блок фотодетекторов, источник лазерного излучения и призменный электрооптический дефлектор, отличающийся тем, что, с целью расширения частотного диапазона, электрооптический дефлектор выполнен в виде призмы с первой входной гранью, второй гранью, оптически связанной с источником лазерного излучения, нормальной к оптической оси дефлектора и источника и расположенной под углом π / 2 - α к входной грани, причем α=arcsin(n/) где n - показатель преломления материала дефлектора; ε - диэлектрическая проницаемость материала дефлектора, и выходной гранью, параллельной второй грани и оптически связанной с блоком фотодетекторов.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4639265 RU2022307C1 (ru) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Устройство для регистрации характеристик электромагнитных импульсов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4639265 RU2022307C1 (ru) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Устройство для регистрации характеристик электромагнитных импульсов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2022307C1 true RU2022307C1 (ru) | 1994-10-30 |
Family
ID=21423640
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4639265 RU2022307C1 (ru) | 1989-01-18 | 1989-01-18 | Устройство для регистрации характеристик электромагнитных импульсов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2022307C1 (ru) |
-
1989
- 1989-01-18 RU SU4639265 patent/RU2022307C1/ru active
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970. * |
Ярив А. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир, 1987. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3813142A (en) | Electro-optic variable phase diffraction grating and modulator | |
Kaminow et al. | Thin‐film LiNbO3 electro‐optic light modulator | |
JP2521656B2 (ja) | ピコセコンドの分解能を有する電気信号の測定 | |
EP0021754A1 (en) | Electro-optic modulator and use of the same | |
US4632518A (en) | Phase insensitive optical logic gate device | |
US4196964A (en) | Optical waveguide system for electrically controlling the transmission of optical radiation | |
KR920004628B1 (ko) | 광학 비임상에 정보를 엔코딩시키기 위한 시스템 및 방법 | |
US4733397A (en) | Resonant cavity optical modulator | |
US5629793A (en) | Frequency shifter and optical displacement measurement apparatus using the same | |
De Barros et al. | High-speed electro-optic diffraction modulator for baseband operation | |
JP2003186069A (ja) | 不均一にチャープされた擬似位相整合により増大した非線形光学系の波長範囲 | |
RU2022307C1 (ru) | Устройство для регистрации характеристик электромагнитных импульсов | |
US4001577A (en) | Method and apparatus for acousto-optical interactions | |
EP0190223B1 (en) | Phase insensitive optical logic gate device | |
US4787714A (en) | Optical system including device for optically processing electromagnetic radiation at a repetition rate greater than about 1.25×104 Hz | |
US4742577A (en) | Device and method for signal transmission and optical communications | |
Cheo | Pulse amplitude modulation of a CO2 laser in an electro‐optic thin‐film waveguide | |
US3644846A (en) | Optical modulation by submillimeter-wave signals and applications thereof | |
Shah | Fast acousto‐optical waveguide modulators | |
US6204952B1 (en) | Bragg modulator | |
US4927223A (en) | Optic fiber correlator | |
US3822379A (en) | Radio frequency pulse generator-correlator | |
US3529886A (en) | Iodic acid acousto-optic devices | |
US5420686A (en) | Polarization interferometer optical voltage detector utilizing movement of interference fringe | |
US3259015A (en) | Multiple reflection optical wave modulator |