SU1728832A1 - Устройство дл передачи пол ризованного оптического излучени - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  волоконной оптики и может быть использовано дл  передачи информации через диспергирующие среды. Цель изобретени  - уменьшение помех при передаче пол ризованного оптического излучени  за счет снижени  искажений пол ризации . Устройство содержит последовательно расположенные источник когерентного пол ризованного оптического излучени , входной светоделитель и первый пол ризационный светоделитель оптического пучка, элемент ввода излучени , отрезок многомодового волоконного световода, элемент вывода излучени , второй пол ризационный светоделитель, два оптических канала обращени  волнового фронта и фотоприемный узел. Каждый из каналов включает полупрозрачный светоделитель , фоторефрактивный кристалл, входное и выходное глухие зеркала, причем между фоторефрактивными кристаллами и выходными глухими зеркалами введены электрически св занные между собой модул торы оптического излучени  по пол ризации . Многомодовый волоконный световод выполнен анизотропным, его оси анизотропии ориентированы под угломтг/4 к направлению пол ризации оптического излучени  на его входе, а оси анизотропии модул торов установлены параллельно ос м анизотропии световода. 1 ил. (/ G

Description

Изобретение относитс  к волоконной оптике и может быть использовано дл  передачи информации через диспергирующие среды.

Известно устройство дл  передачи информации об изображении через неоднородные среды, содержащее источник когерентного света и приемник излучени , наход щиес  по одну сторон/ неоднородной среды, а модул тор изображени  и от- эажатель - по другую сторону

неоднородной среды, причем отражатель выполнен в виде зеркала, на котором происходит обращение волнового фронта при че- тырехволновом смещении.

Недостатком такого устройства  вл етс  по вление шумовой составл ющей, величина которой зависит от дисперсионных свойств среды и сравнима по величине с величиной полезного сигнала.

Известно устройство,- в котором свет от лазера посредством микрообьектива ввоvi

ю

00 00 Сл)

ю

дитс  в многомодовое волокно с круговым поперечным сечением. Проход  через волокно , свет депол ризуетс  и на его выходе посредством микрообъектива и диафрагмы собираетс  в почти параллельный пучок света. Затем на пол ризационной делительной призме пучок света раздел етс  по двум ортогональным X и Y пол ризаци м и испытывает обращение волнового фронта (ОВФ) на фоторефрактивных кристаллах ВаТЮз. Оптические оси кристаллов ориентированы параллельно пол ризаци м падающих пучков. На этих кристаллах происходит ОВФ за счет двухпучкового смещени . Коэффициенты отражени  зеркал подбираютс  одинаковыми. При своем обратном распространении ортогонально пол ризованные пучки с ОВФ-пол ризаци- онной призмой собираютс  в один частично пол ризованный пучок, который возбуждает в волокне самосопр женные моды. Распростран  сь в обратном направлении,эти моды с ОВФ компенсируют дисперсионный фазовый сдвиг и на выходе волокна восстанавливают свою первоначальную пол ризацию , котора  регистрируетс  посредством делительной пол ризационной призмы и делительного зеркала и приемника. Если в эксперименте используетс  только одно. ОВФ-зеркало, что пол ризаци  на приемнике восстанавливаетс  только частично. Дл  полного восстановлени  пол ризации подбирают соответствующие размеры зрачков диафрагм.

Недостаток такого устройства заключаетс  в том, что оно обеспечивает передачу только той пол ризации, котора  задаетс  источником света, и любое возмущение ОВФ-пучка приводит к значительным искажени м первоначальной пол ризации.

Цель изобретени  -уменьшение помех при передаче пол ризованного оптического излучени  за счет снижени  искажений пол ризации .

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 когерентного оптического излучени , входной светоделитель 2 оптического пучка, элемент ввода излучени , содержащий микрообъектив 3 и диафрагму 4, отрезок многомодового волоконного световода 5, элемент вывода излучени , содержащий микрообъектив б и диафрагму 7, первый 8 и второй 9 полупрозрачные светоделители, два оптических канала обращени  волнового фронта, один из которых содержит расположенные по ходу луча пол ризационный светоделитель 10, входное глухое зеркало 11, фоторефрактивный кристалл 12, модул тор 13 оптического излучени  по пол ризации, и выходное глухое зеркало 14, а второй канал состоит из пол ризационного светоделител  15, входного глухого зеркала 16, фоторефрактивно- го кристалла 17, модул тора 18 оптического излучени  по пол ризации и выходного глухого зеркала 19. Модул торы 13 и 18 через источник 20 тока и устройство 21 управлени  электрически св заны между собой. Прием излучени  осуществл етс  фотоприемным узлом 22. Многомодовый волоконный световод 5 выполнен анизотропным, причем его оси анизотропии ориентированы под углом л/А к направлению пол ризации оптического излучени  на его входе, а оси анизотропии модул торов 13 и 18 установлены .параллельно ос м анизотропии многомодового волоконного световода 5.

Устройство работает следующим образом .

Сигнальный когерентный световой пучок от лазерного источника 1 света посредством микрообъектива 3 и диафрагмы 4

вводитс  в волоконный световод 5 с выделенными ос ми анизотропии Yi, Xi.Анизотропи  в волокне может создаватьс  либо за счет деформации кругового поперечного сечени  в эллиптическое поперечное сечение,

либо за счет оптической анизотропии материала сердцевины. В таком волокне возбуж- даютс  мрдовые группы с преимущественными пол ризаци ми вдоль собственных осей анизотропии. Эти модовые группы имеют различные посто нные распространени  (модова  дисперси ), вследствие чего первоначально однородно пол ризованный световой пучок трансформируетс  в частично пол ризованный или,

если модовых групп достаточно много, в полностью депол ризованный. Внутри каждой j-й ортогонально пол ризованной модо- вой группы возникает разность фаз д Такой частично пол ризованный пучок на выходе

волокна коллимируетс  микрообъективом 6 в квазипараллельный пучок, который через диафрагму 7 пол ризационным светоделителем 15 раздел етс  на два пучка, пол ризованных вдоль осей Y и X соответственно. Далее каждый из пучков раздел етс  первым 8 и вторым 9 делител ми на сигнальный и опорный пучки, которые, отразившись от глухих зеркал 11 и 16, смешиваютс  на фоторефрактивных кристаллах 12 и 17.

Оптические оси с кристаллов ориентируют параллельно пол ризаци м соответствующих пучков. Считывающие пучки формируютс  выходными глухими зеркалами 11 и 19. Установленные между кристаллом 12 и зеркалом 14 и между кристаллом 17 и зеркалом 19 пол ризационные модул торы 13 и 18 соответственно управл ютс  блоками 20 и 21. При прохождении через пол ризационный модул тор кажда  из пол ризаций X и Y получает соответствующий фазовый сдвиг т/V , i/v который приобретают и пучки с ОВФ, распростран ющиес  в обратном направлении. На пол ризационном светоделителе 15 эти пучки с возмущен- ными ортогональными пол ризаци ми вновь смешиваютс  и посредством микрообъектива 6 возбуждают анизотропный во- локонный световод 5. Поскольку посто нный фазовый сдвиг не формирует структуру собственных мод анизотропной среды, на входе волокна возбуждаютс  самосопр женные ортогонально пол ризованные медовые группы с фазовыми

множител ми е и Эти модовые группы с ОВФ при обратном распространении компенсируют дисперсионную разность фаз 5j так что на выходном торце остаютс  некомпенсированными только

е и е фазовые множители, общие дл  всех мод. Приемник 22 через входной светоделитель 2 и пол ризованный светоделитель 10 регистрирует заданное, модул торами 13 и 18 состо ние пол ризации .

Если требуетс  передать два независимых сообщени , то каждый из модул торов 13 и 18 посредством блока 21 управлени  программирует на свое сообщение. Тогда на выходе волокна пол ризационным светоделителем 10 и входным светоделителем 2 осуществл ютс  пол ризационное разделение излучени  и независимый его прием устройством 22.

Если требуетс  модулировать направление плоскости пол ризации пол  на выходе волокна, то вместо пол ризационных модул торов 13 и 18 устанавливаютс   чейки с управл емым фотопоглощением, скажем с еа и

соответственно. Тогда на .

oL

выходе волокна образуетс  сигнал (е) с углом наклона плоскости пол ризации tg р е(«Оценка перекрестных полей, возникающих при передаче пол ризованного света, показывает, что статистический шум, степень пол ризации и величина перекрестных полей тем ниже, чем выше анизотропи  оптического волокна, и отсутствуют при соблюдении услови  коллинеарности осей анизотропии возмущающих модул торов и оси анизотропии волокна.

Пример. Чтобы на фоторефрактивном кристалле имело место обращение волнового фронта пучка, необходимо выполнение требовани  высокой когерентности транслируемого излучени , а длина волны этого

излучени  соответствовала рабочим квантовым переходам кристалла. Поэтому рабоча  длина волны лазерного источника подбираетс  исход  из требовани  малого спектрального поглощени  оптического волокна

и высокого коэффициента отражени  ОВФ- пучка на данном кристалле.

Источником квазимонохроматического света служит Не- Ne-лазер типа Л Г-72, работающий в режиме генерации одной продольной моды с временем когерентности излучени  гк 0,3 10 с и рабочей длиной волны Я 0,63 мкм со средней мощностью 8 мВт. Дл  пол ризационных светоделителей 10 и 15 выбираютс  призмы Волластона.

Опытным образцом выбрано оптическое волокно с эллиптическим поперечным сечением , с относительным показателем преломлени  А.0,01, волноводным параметром ,8, с отношением полуосей

рх//Эу 0,9. Степень пол ризации света; прошедшего волокно, при возбуждении 20х микрообъективом и ориентацией плоскости пол ризации под углом 45° к ос м волокна составл ет р 0,061. Волокно длиной 55

м наматываетс  равномерно без скрутки на барабан диаметром 10 см; Излучение вводитс  и выводитс  из волокна 20х просветленными микрообъективами 3,6. В качестве фоторефрактивных кристаллов 12 и 17выбираютс  кристаллы BiTi02oc коэффициентом отражени  О В Ф-пучка, пол ризованного вдоль оси С, ,11.

Дл  пол ризационных модул торов 12 и 18 используютс  электрооптические кристаллы KNbOa с посто нно приложенным напр жением, величину которого можно измен ть устройством 21 управлени . Углы схождени  сигнального и опорного пучков 01 и 02 на кристаллах подбираютс  исход  из услови  максимальности коэффициента отражени  ОВФ и равн ютс  0|-.02 29°, а также выставл етс  параллельность осей в анизотропии волоконного световода 5 Yi. Xi, осей полупрозрачного

зеркала 15-Y4, Х4, осей модул торов Y2, Х2 и УЗ и Хз и параллельность оси Ci и оси Y4 и оси С2 и оси Х2 с точностью 0,5°. Дл  возбуждени  волокна с ориентацией плоскости пол ризации под углом Jr/4 к ос м волокна

оси пол ризационной призмы Yo, Хо ориентируютс  под углом 45° к ос м Yi, XL Плоскость пол ризации лазерного излучени 

eo//Y 0.

Таким образом, пол ризованное

излучение лазера возбуждает в волокне Y и X группы мод, которые на длине волокна практически полностью депол ризуют излу- чение. На выходе волокна эти группы мод раздел ютс  на два ортогонально пол ризованных потока. На кристаллах происходит ОВФ при четырехпучковом смещении и модул ции пол ризаций X и Y. Далее поток распредел етс  в обратном направлении по волокну и, разделившись на пол ризационном светоделителе 10, регистрируетс  фотодиодом и цифровыми вольтметрами.

Устройство обеспечивает снижение ис- кажений пол ризации модулированного излучени  и обеспечивает возможность передачи информации через дисперсионные среды. Кроме того, устройство обеспечивает передачу пол ризованного света и через волокна, обладающие оптической анизотропией показател  преломлени  материала сердцевины волокна.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Устройство дл  передачи пол ризован- ного оптического излучени , содержащее последовательно расположенные источник когерентного пол ризованного оптического

   излучени , входной и первый пол ризационный светоделители оптического пучка, элемент ввода излучени , отрезок многомо- дового волоконного световода, элемент вывода излучени , второй пол ризационный светоделитель оптического пучка, два оптических канала обращени  волнового фронта , каждый из которых включает полупрозрачный светоделитель, фотореф- рактивный кристалл, входное и выходное глухие зеркала, а также фотоприемный узел, отличающеес  тем, что, с целью уменьшени  помех при передаче пол ризованного оптического излучени  за счет снижени  искажений пол ризации, дополнительно между фоторефрактивными кристаллами и выходными глухими зеркалами введены электрически св занные между собой модул торы оптического излучени  по пол ризации, многомодовый волоконный световод выполнен анизотропным, его оси анизотропии ориентированы под углом   /4 к направлению пол ризации оптического излучени  на его входе, а оси анизотропии модул торов установлены параллельно ос м анизотропии многомодо- вого волоконного световода.