RU2472194C1 - Device for controlling amplitude transmission of light beam - Google Patents
Device for controlling amplitude transmission of light beam Download PDFInfo
- Publication number
- RU2472194C1 RU2472194C1 RU2011116723/28A RU2011116723A RU2472194C1 RU 2472194 C1 RU2472194 C1 RU 2472194C1 RU 2011116723/28 A RU2011116723/28 A RU 2011116723/28A RU 2011116723 A RU2011116723 A RU 2011116723A RU 2472194 C1 RU2472194 C1 RU 2472194C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- axis
- electro
- optical
- optical crystal
- light beam
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области квантовой электроники, а именно к устройствам управления параметрами оптического излучения, и может быть использовано в устройствах обработки оптической информации.The invention relates to the field of quantum electronics, namely to devices for controlling the parameters of optical radiation, and can be used in devices for processing optical information.
Известна электрически управляемая дифракционная решетка (Пат. США №6353690 B1, МПК7 G02F 1/295, опубл. 5.03.2002), включающая подложку с нанесенными на ее верхнюю и нижнюю поверхности слоями, выполненными из электрооптических материалов, первую и вторую систему управляющих линейных электродов, нанесенных на слои из электрооптических материалов и образующих дифракционные решетки. Согласно описанию изобретения электрически управляемая дифракционная решетка может быть использована в качестве устройства управления амплитудным пропусканием светового пучка за счет изменения фазового профиля и диаграммы направленности при подаче управляющего электрического напряжения.Known electrically controlled diffraction grating (US Pat. US No. 6353690 B1, IPC 7 G02F 1/295, publ. 5.03.2002), including a substrate with layers deposited on its upper and lower surfaces made of electro-optical materials, the first and second linear control systems electrodes deposited on layers of electro-optical materials and forming diffraction gratings. According to the description of the invention, an electrically controlled diffraction grating can be used as a device for controlling the amplitude transmission of a light beam by changing the phase profile and radiation pattern when a control voltage is applied.
Недостатком данного устройства является сложность формирования двусторонней субмикронной проводящей топологии, высокое управляющее напряжение, обусловленное изменением только фазового профиля дифрагирующего светового пучка.The disadvantage of this device is the difficulty of forming a two-sided submicron conductive topology, high control voltage due to a change in only the phase profile of the diffracting light beam.
Известен пространственный оптический модулятор дифракционного типа (Пат. США №6092463, МПК7 G02F 1/135, опубл. 18.07.2000), включающий слой электрооптического материала, первую систему управляющих электродов, нанесенную на первую поверхность слоя электрооптического материала, образующих первую дифракционную решетку, вторую систему управляющих электродов, нанесенную на вторую поверхность слоя электрооптического материала, образующих вторую дифракционную решетку. Согласно описанию изобретения пространственный оптический модулятор дифракционного типа может быть использован в качестве устройства управления амплитудным пропусканием светового пучка за счет изменения фазового профиля и диаграммы направленности при подаче управляющего электрического напряжения.Known spatial optical modulator of diffraction type (US Pat. US No. 6092463, IPC 7 G02F 1/135, publ. July 18, 2000), comprising a layer of electro-optical material, a first control electrode system deposited on a first surface of a layer of electro-optical material forming the first diffraction grating, a second system of control electrodes, deposited on the second surface of the layer of electro-optical material, forming a second diffraction grating. According to the description of the invention, a spatial optical diffraction type modulator can be used as a device for controlling the amplitude transmission of a light beam by changing the phase profile and radiation pattern when a control voltage is applied.
Недостатком данного устройства является сложность формирования двусторонней субмикронной проводящей топологии, высокое управляющее напряжение, обусловленное изменением только фазового профиля дифрагирующего светового пучка.The disadvantage of this device is the difficulty of forming a two-sided submicron conductive topology, high control voltage due to a change in only the phase profile of the diffracting light beam.
Наиболее близким по технической сущности является устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка (Хасперджер Р. Интегральная оптика: теория и технология. Пер с англ. [Текст] / Р.Хасперджер. - М.: Мир, 1985. С.170), содержащее источник электрического напряжения, x-срез одноосного электрооптического кристалла в виде пластины с нанесенными на верхнюю поверхность управляющими линейными электродами, ортогональными z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла, выполненными в виде встречно-штыревой структуры и образующими дифракционную решетку.The closest in technical essence is a device for controlling the amplitude transmission of a light beam (Husperger R. Integral optics: theory and technology. Transl. From English. [Text] / R.Hasperger. - M.: Mir, 1985. P.170), containing the source voltage, x-section of a uniaxial electro-optical crystal in the form of a plate with control linear electrodes deposited on the upper surface orthogonal to the z-axis of the optical anisotropy of the electro-optical crystal, made in the form of an interdigital structure and forming mi diffraction grating.
Недостатком данного устройства является относительно высокое управляющее напряжение, обусловленное изменением только фазового профиля дифрагирующего светового пучка.The disadvantage of this device is the relatively high control voltage due to a change in only the phase profile of the diffracting light beam.
В основу изобретения поставлена задача снижения управляющих напряжений.The basis of the invention is the task of reducing control voltages.
Данная задача решается за счет того, что в устройстве управления амплитудным пропусканием светового пучка, содержащем источник электрического напряжения, одноосный электрооптический кристалл в виде пластины x-среза с нанесенными на верхнюю поверхность ортогональными z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла управляющими линейными электродами, выполненными в виде встречно-штыревой структуры и образующими дифракционную решетку, согласно изобретению на поверхности электрооптического кристалла наносят первое и второе поляризующие покрытия, причем первое поляризующее покрытие нанесено на нижнюю поверхность электрооптического кристалла так, что ось его пропускания составляет угол 0°<α<90° с z-осью оптической анизотропии электрооптического кристалла, а второе поляризующее покрытие нанесено на верхнюю поверхность электрооптического кристалла так, что его ось пропускания параллельна y-оси или z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла.This problem is solved due to the fact that in the control device for the amplitude transmittance of a light beam containing an electric voltage source, a uniaxial electro-optical crystal in the form of an x-slice plate with control linear electrodes orthogonal to the z-axis of the optical anisotropy of the electro-optical crystal, applied in the form interdigital structure and forming a diffraction grating, according to the invention, the first and second are applied to the surface of the electro-optical crystal polarizing coatings, the first polarizing coating being applied to the lower surface of the electro-optical crystal so that its transmission axis is at an angle of 0 ° <α <90 ° with the z-axis of the optical anisotropy of the electro-optical crystal, and the second polarizing coating is applied to the upper surface of the electro-optical crystal so that its transmission axis is parallel to the y-axis or z-axis of the optical anisotropy of the electro-optical crystal.
Устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка поясняется чертежами,The control device for the amplitude transmittance of the light beam is illustrated by drawings,
где на фиг.1 изображен вид сбоку устройства управления амплитудным пропусканием светового пучка, где 1 - входящий световой пучок, 2 - поляризующее покрытие, нанесенное на нижнюю поверхность электрооптического кристалла, 3 - электрооптический кристалл в виде пластины, 4 - управляющие линейные электроды, ортогональные z-оси оптической анизотропии электрооптического кристалла, выполненные в виде встречно-штыревой структуры и образующие дифракционную решетку, 5 - поляризующее покрытие, нанесенное на верхнюю поверхность электрооптического кристалла, 6 - источник электрического напряжения,where in Fig.1 shows a side view of the device for controlling the amplitude transmission of the light beam, where 1 is the incoming light beam, 2 is a polarizing coating deposited on the lower surface of the electro-optical crystal, 3 is an electro-optical crystal in the form of a plate, 4 is the control linear electrodes orthogonal z - axes of optical anisotropy of the electro-optical crystal, made in the form of an interdigital structure and forming a diffraction grating, 5 - polarizing coating deposited on the upper surface of the electro-optical crystal talla, 6 - source of electrical voltage,
на фиг.2 изображены зависимости отношения начальной амплитуды нулевого дифракционного максимума по уровню 0,1 при U=0 В к амплитуде дифракционного максимума, измененного электрическим напряжением U, для заявляемого устройства (штриховая линия) и прототипа (сплошная линия).figure 2 shows the relationship of the ratio of the initial amplitude of the zero diffraction maximum at a level of 0.1 at U = 0 V to the amplitude of the diffraction maximum, changed by the voltage U, for the claimed device (dashed line) and prototype (solid line).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Световой пучок 1 проходит поляризующее покрытие 2, нанесенное на нижнюю поверхность электрооптического кристалла, и разделяется в электрооптическом кристалле 3 на обыкновенный и необыкновенный световые пучки. В электрооптическом кристалле 3 в области зазора между управляющими электродами 4 обыкновенный и необыкновенный световые пучки приобретают различные набеги фаз, вызванные действием электрического поля, создаваемого источником электрического напряжения 6. Вследствие различия набегов фаз обыкновенного и необыкновенного световых пучков изменяется состояние поляризации светового пучка на выходе электрооптического кристалла 3 и, следовательно, амплитудное пропускание на выходе поляризующего покрытия 5, нанесенного на верхнюю поверхность электрооптического кристалла 3. Действие электрического поля также обуславливает изменение фазового профиля дифрагирующего светового пучка, вызывая дифракционное рассеяние светового пучка. Таким образом, в устройстве управления амплитудным пропусканием реализуется одновременно два механизма изменения амплитудного пропускания, что позволяет снизить управляющие напряжения.The light beam 1 passes through a polarizing coating 2 deposited on the lower surface of the electro-optical crystal, and is divided in the electro-optical crystal 3 into ordinary and extraordinary light beams. In an electro-optical crystal 3, in the gap between the control electrodes 4, the ordinary and extraordinary light beams acquire different phase incursions caused by the electric field generated by the voltage source 6. Due to the difference in phase incursions between the ordinary and extraordinary light beams, the state of polarization of the light beam at the output of the electro-optical crystal changes 3 and, therefore, the amplitude transmission at the output of the polarizing
Например. Рассмотрим устройство управления амплитудным пропусканием светового пучка на основе электрооптического кристалла ниобата бария-стронция Ba0,25Sr0,75Nb2O6 толщиной 97,4 мкм. Ширина линейных управляющих электродов составляет 5 мкм, толщина - 1 мкм, зазор между электродами - 5 мкм. Ось пропускания поляризующего покрытия, нанесенного на нижнюю поверхность электрооптического кристалла, составляет угол 45° с z-осью оптической анизотропии кристалла. Ось пропускания поляризующего покрытия, нанесенного на верхнюю поверхность электрооптического кристалла, параллельна z-оси оптической анизотропии кристалла. Распределение электрических потенциалов электродов имеет вид 0-U-0-U и т.д. Отношение начальной амплитуды нулевого дифракционного максимума по уровню 0,1 при U=0 В к амплитуде дифракционного максимума, измененного электрическим напряжением U, для заявляемого устройства приведено на фиг.2 (штриховая линия). Для сравнения на фиг.2 приведено аналогичное изменение амплитуды нулевого дифракционного максимума, характерное для прототипа, использующего изменение только фазового профиля дифрагирующего светового пучка (сплошная линия). Из проведенных расчетов следует, что заявляемое устройство обладает более низкими управляющими напряжениями.For example. Let us consider a device for controlling the amplitude transmission of a light beam based on an electro-optical crystal of barium-strontium niobate Ba 0.25 Sr 0.75 Nb 2 O 6 with a thickness of 97.4 μm. The width of the linear control electrodes is 5 μm, the thickness is 1 μm, the gap between the electrodes is 5 μm. The transmission axis of the polarizing coating deposited on the lower surface of the electro-optical crystal is 45 ° with the z-axis of the optical anisotropy of the crystal. The axis of transmission of the polarizing coating deposited on the upper surface of the electro-optical crystal is parallel to the z-axis of the optical anisotropy of the crystal. The distribution of electric potentials of the electrodes has the form 0-U-0-U, etc. The ratio of the initial amplitude of the zero diffraction maximum at a level of 0.1 at U = 0 V to the amplitude of the diffraction maximum changed by the electric voltage U for the inventive device is shown in FIG. 2 (dashed line). For comparison, figure 2 shows a similar change in the amplitude of the zero diffraction maximum, characteristic of the prototype, using only the phase profile of the diffracting light beam (solid line). From the calculations it follows that the inventive device has lower control voltages.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116723/28A RU2472194C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Device for controlling amplitude transmission of light beam |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011116723/28A RU2472194C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Device for controlling amplitude transmission of light beam |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011116723A RU2011116723A (en) | 2012-11-10 |
| RU2472194C1 true RU2472194C1 (en) | 2013-01-10 |
Family
ID=47321804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011116723/28A RU2472194C1 (en) | 2011-04-27 | 2011-04-27 | Device for controlling amplitude transmission of light beam |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2472194C1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU194358A1 (en) * | ||||
| US6353690B1 (en) * | 1999-02-16 | 2002-03-05 | Mykola Kulishov | Electrically adjustable diffraction grating |
-
2011
- 2011-04-27 RU RU2011116723/28A patent/RU2472194C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU194358A1 (en) * | ||||
| US6353690B1 (en) * | 1999-02-16 | 2002-03-05 | Mykola Kulishov | Electrically adjustable diffraction grating |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ХАСПЕРДЖЕР Р. Интегральная оптика: теория и технология. - М.: Мир, 1985, с.170. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2011116723A (en) | 2012-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Dicken et al. | Electrooptic modulation in thin film barium titanate plasmonic interferometers | |
| WO2018076857A1 (en) | Display panel and display device | |
| US10684505B2 (en) | Tunable electro-optic filter | |
| WO2018076858A1 (en) | Display panel and display device | |
| US10168586B2 (en) | Electrically tunable optical phase modulation element | |
| KR20040011621A (en) | Light regulating device and photonic crystal displays utilizing photonic band-gap control | |
| US20030179426A1 (en) | Optical deflection apparatus and optical deflection method | |
| US20210231978A1 (en) | Liquid Crystal Lens and Liquid Crystal Glasses | |
| JP2010026079A (en) | Optical device | |
| Wang et al. | Reflection-type space-division optical switch based on the electrically tuned Goos–Hänchen effect | |
| US20130342887A1 (en) | Light modulator having a switchable volume grating | |
| JP4717087B2 (en) | Optical deflection device | |
| Kotova et al. | Focusing light into a line segment of arbitrary orientation using a four-channel liquid crystal light modulator | |
| RU2472194C1 (en) | Device for controlling amplitude transmission of light beam | |
| US7751109B1 (en) | Electro-optic shutter | |
| WO2021104902A1 (en) | Electrically-controlled dynamic optical component comprising a planar metasurface | |
| RU2625636C1 (en) | Terahertz radiation modulator | |
| TW201307957A (en) | Liquid crystal device | |
| WO2017219606A1 (en) | Light diffraction apparatus, display substrate, touch substrate and touch display apparatus, and method of modulating image display light intensity | |
| CN104570541A (en) | Electro-optical modulator | |
| US20150277169A1 (en) | Active liquid crystal diffraction element and phase-modulating holographic display | |
| Mamonova et al. | Liquid crystal metasurfaces for versatile electrically tunable diffraction | |
| Brekhov et al. | Electro-optic properties of Ba0. 8Sr0. 2TiO3 thin film | |
| Shirin et al. | Electrically controlled lateral shift of the reflected optical beams from a nanocomposite structurally chiral medium | |
| US20190361316A1 (en) | Light Beam Steering Using Electro-Optical And Conductive Materials |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130428 |