Главная Бухгалтерия в кармане Учет расходов Экономия на кадровиках Налог на прибыль Как увеличить активы Основные средства
Главная ->  Прохождение невидимых тепловых лучей 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 [ 107 ] 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

тор состоит из соленоида 3, внутри которого помешена магнитооптическая пластина 4, поляризатора /, анализатора 5 и двух линз 2. Магнитооптическая пластина выполнена из вещества с большой вращательной способностью (железо-иттриевого граната YgFegOia или трехбромистого хрома СгВгз) и имеет малую толщину во избежание значительного ослабления оптического излучения. Ось соленоида перпендикулярна поверхности пластины.

Соленоид с магнитооптической пластиной помещен между поляризатором и анализатором, которые служат для преобразования изменений угла поворота плоскости поляризации н амплитудные изменения интенсивности излучения.

Простейший поляризатор (призма Николя) состоит из двух половин кристалла исландского шпата (п = 1,659), склеенных смолой канадской сосны. Луч света, падающий на такой кристалл, расщепляется на обыкновенный в необыкновенный. Первый луч испытывает полное внутреннее отражение на слое канадского бальзама (п = 1,549), а второй проходит распил и на выходе из кристалла является плоско-поляризованным. Призмы Николя можно использовать также для определения плоскости поляризации поляризованного света; в этом случае они называются анализаторами.

Обозначим через Р - угол между поляризатором и анализатором амплитудного модулятора, тогда после прохождения излучением магнитооптической пластины плоскость поляризации повернется на угол = Р-ф. Составляющая вектора элек*грического поля световой волны вдоль направления анализатора пропорциональна cos Р', а интенсивность излучения, прошедшего через анализатор, пропорциональна квадрату амплитуды вектора электрического поля, т. е. / = /р cos2 (Р - ф).

Если поляризатор и анализатор скрещены (Р = и/2), то / =

Глубина модуляции М связана с амплитудным значением угла поворота Фмакс следующим соотношением:

-=cos гамаке.

Основным недостатком рассмотренного модулятора является его узко-полосность, обусловленная большой индуктивностью соленоида. Расширение рабочего диапазона путем использования высокочастотных резонаторов невозможно, так как потребные для модуляции напряженности магнитного поля весьма велики. Например, для модуляции с глубиной 20% амплитуда напряженности переменного магнитного поля при использовании пластины из железо-иттриевого граната должна быть порядка 2000 Э (160 кА/м). Однако это не исключает полностью возможности использован-ия амплитудных модуляторов рассматриваемого типа на высоких и сверхвысоких частотах.

На рис. 7.3 изображена схема модулятора, использующего эффект Фарадея и явление парамагнитного резонанса. Сущность этого явления заключается в том, что если частота СВЧ колебаний близка к частоте прецессии магнитного момента атома вокруг постоянного магнитного поля, то СВЧ колебания синхронизируют начальную фазу прецессии элементарных магнитных моментов в соответствии с собственной начальной фазой. Поэтому в плоскости.


Рис. 7.2. Схема амплитудного модулятора, основанного на использовании магнитоопти ческого эффекта.




пеопеНДИКУЛЯрНОЙ вектору напря- Рис. 7.3. Схема амплитудного модулятора,

женности постоянного магнитного Ц^;;! * парамагнитного ре-

поля, появляется намагниченность, вектор которой вращается с частотой прецессии. Если в этой же плоскости распространяется излучение, то составляющая намагниченности вдоль направления излучения изменяется с частотой прецессии.

Модулятор состоит из двух поляризационных призм Николя 2 и 4, между которыми расположен парамагнитный кристалл 3, и магнитной системы, создающей два скрещенных магнитных поля - постоянное и высокочастотное Я^. Плоскости поляризации призм Николя ортогональны, поэтому при отсутствии магнитного поля система непрозрачна. В случае наложения скрещенных

магнитных полей (постоянного и высокочастотного) и определенного соотношения между частотой Нв и величиной Яд наступает резонанс.

Под влиянием синусоидально изменяющегося магнитного поля вектор намагниченности М начинает прецессировать, что вызывает вращение плоскости поляризации луча 1, проходящего через кристалл, и модуляцию выходного излучения 5.

В качестве парамагнетика используется кристалл этилсульфат неодима который помещен соосно в цилиндрическом резонаторе. Линейно-поляризованный луч проходит вдоль оси симметрии кристалла. Вектор напряженности СВЧ поля направлен вдоль направления распространения излучения и ортогонален вектору постоянного магнитного поля.

В некоторых опытных образцах резонансных модуляторов применяли также ферромагнетики (кристаллы железо-иттриевого граната и трехбромис-того хлора) и кристаллы рубина с охлаждением жидким гелием до температуры 1,5 К. При небольшой мощности управляющего сигнала (около 10 мВт) глубина модуляции оптического излучения видимого диапазона равнялась 10%.

Резонансная частота модуляции определяется свойствами кристалла и величиной постоянного магнитного поля, но практически во всех случаях она близка к 10 ГГц. Поэтому даже при СВЧ модуляции резонансные модуляторы являются узкополосными с полосой пропускания порядка нескольких мегагерц. К недостаткам резонансных модуляторов относится также интенсивный нагрев рабочего вещества (за счет резонасного поглощения энергии СВЧ колебаний), в результате чего возникают упругие напряжения и появляется двойное лучепреломление. Для отвода тепла, выделяющегося при работе модулятора, требуются громоздкие криостаты, поэтому в настоящее время ведутся поиски веществ, способных работать без охлаждения при комнатной температуре. Такими веществами, в частности, являются фтористый барий с примесью цезия и двуводородистый фосфор.

Амплитудные модуляторы, использующие магнитооптический эффект, уступают по своим параметрам другим типам амплитудных модуляторов, в частности модуляторам, основанным на использовании электрооптического эффекта. Этот эффект открыт Керром в 1875 г. и заключается в возникновении двулучепреломления изотропной среды (газ, жидкость, твердое тело), помещенной в электрическое поле. Дипольные молекулы среды под воздействием электрического поля приобретают ориентацию, вследствие чего среда становится подобной монокристаллу, оптическая ось которого параллельна вектору напряженности Е электрического поля.



Естественный свет, распространяясь в направлении, перпендикулярном вектору Е, преобразуется в две волны - обыкновенную и необыкновенную. Плоскости поляризации волн взаимно перпендикулярны; разность показателей преломления обыкновенной и необыкновенной Пе волн

т. е. эффект Керра является квадратичным электрооптическим эффектом и пе зависит от направления поля. Постоянную К чаще всего заменяют другой: В - К/Хд, где 0 - длина волны в вакууме.

Разность фаз двух длин воли бф = 2 л BdE; в зависимости от толщины среды d при данных 6 и £ разность фаз может изменяться в широких пределах. Поэтому попавшая в ячейку Керра плоско-поляризованная волна на выходе из нее окажется эллиптически-поляризованной.

Наряду с квадратичным электрооптическим эффектом существует линейный аффект, возникающий лишь в твердых телах, кристаллическая структура которых не имеет центра симметрии (эффект Поккельса). Для целей модуляции используют как эффект Керра, так и эффект Поккельса.

Среди электрооптических материалов наиболее распространены одноосные кристаллы, относящиеся к кристаллографическому классу D2d (первично кислый фосфат аммония NHaHPOj - ADP, первично кислый фосфат калия КН2РО4 - KDP, дейтерироваиные дигидрофосфаты калия KD2PO4 и рубидия RbDaPOa, дигидрофосфат рубидия RbH2P04 и др.), а также монокристаллы, относящиеся к кристаллографическому классу Td (цинковая обманка ZnS, хлористая медь CuCl, уротропин (СН2)бН4, селенид цинка ZnSe, арсенид галлия GaAs, фосфид галлия GaP и др.).

У кристаллов класса D2d все электрооптические постоянные, за исключением Гц = Г52 и Аез, равны нулю. Уравнение эллипсоида показателей преломления в этом случае принимает вид

ео (х^+г/) + бе2+Sz-rtEyz+2uiEy хг+2,-взЕ^хуХ, (7.1)

где бо = \1п%, Вд = l/nl; х, у, г - координаты в системе, в которой осями являются кристаллографические оси.

Если электрическое поле направлено вдоль одной из осей, например вдоль оси г, то Ех = Еу =0, Ez~ Ет и уравнение (7.1) преобразуется к виду

{х^ + у^)/п1+гЧп1+2гвз Етху = 1. (7.2)

Показатели преломления вдоль полуосей эллипсоида равны

;cno+-n resE,r, nlno-j-it-esEm; п'п^-

Из уравнения (7.2) видно, что новые оси X и Y составляют угол 45° с осями X ц У, а главные оси Z и Z совпадают. Кристаллы этого класса отличаются высокой прозрачностью в видимой и ближней инфракрасной областях спектра.

Монокристаллы класса Td имеют кубическую ячейку и оптически изотропны, т. е. Пх = Пу= По. Кроме того, == л^г = сз. а остальные электрооптические постоянные равны нулю.

Уравнение эллипсоида показателей преломления для этого случая имеет

вид

бо (х +у^ + г^) + 2 гпЕх yz+2 г^Еу хг + 2 г^Е^ ху = I.

Значения показателей преломления вдоль полуосей эллипсоида зависят от направлений составляющих вектора электрического поля и определяются по табл. 7.3 [13].

Схема модулятора, основанного на использовании электрооптического эффекта в кристаллах, представлена на рис. 7.4. Лазер / и собирающая линза 2 или система линз создают коллимированный монохроматический



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 [ 107 ] 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132

© 2024 Constanta-Kazan.ru
Тел: 8(843)265-47-53, 8(843)265-47-52, Факс: 8(843)211-02-95