Длина линии передачи определяется из формулы (7.10): L - 2со/(Гвз(опЕз) Дф.

В экспериментальном макете фазового модулятора использовались кристаллы ADP размером 4,3 X 2 X 56 мм, установленные вплотную друг к другу. Грань шириной 4,3 мм параллельна оси Z, а грань шириной 2 мм - оси Y. Электрический вектор модулирующего поля, возбуждаемого между проводниками линии передачи, параллелен грани шириной 4,3 мм. Стержни из ADP располагались между латунными проводниками линии передачи длиной 1000 мм; стыки между стержнями цементировались специальной массой [11].

Точность обработки поверхности кристаллов составляла 2,5 . 10- мм; точность перпендикулярности граней - около 0,5°. Излучение лазера, распространявшееся через кристаллы ADP, ослаблялось примерно на 6 дБ. Значительная часть потерь происходила на границах между кристаллами. Модулирующее напряжение к кристаллам подводилось через латунные стержни, которые выполняли роль линии передачи с широкой полосой пропускания. Модулирующий сигнал частотой 1 ГГц, проходящий через модулятор и элементы связи, расположенные по его концам, затухал на 2 дБ.

Прибор был испытан в диапазоне частот модулирующего напряжения 30 ... 1000 МГц. При этом установили, что зависимость коэффициента модуляции от модулирующего напряжения согласуется с расчетными данными. При мощности, потребляемой модулятором, около 12 Вт, коэффициент модуляции достигал единицы.

Скорость распространения излучения в среде, а также изменение начальной фазы в процессе распространения излучения зависят от величины показателя преломления среды. Изменяя значение показателя преломления, можно осуществить фазовую модуляцию излучения.

Простейшая конструкция фазового модулятора, основанного на этом принципе, представляет собой конденсатор, у которого в качестве диэлектрического заполнения используют электрооптический материал. Недостатком подобной конструкции является ограничение диапазона частот модуляции из-за наличия емкости.

Управляющее поле в электрооптической среде можно также создать СВЧ резонатором 3, если поместить в его полость электрооптический кристалл 2 (рис. 7.20). В общем случае фаза монохроматического оптического излучения }. прошедшего через модулятор, определяется зависимостью [13]

ф=фо+

и

COS Mm (+до К {(От),

где <ро - фазовый сдвиг, не зависящий от времени; Um - амплитуда управляющего электрического напряжения; [/jg - постоянная величина, зависящая от свойств электрооптической среды и геометрии модулятора; At - время взаимодействия излучения с модулирующей волной.

\ ftp

cosXm,sJ5 (7.12)

trp - групповая скорость излучения в электрооптической среде; Кт = 2п/КтП - модуль волнового вектора Кщ модулирующего электрического поля; S - единичный лучевой вектор излучения; (От - частота изменения модулирующего электрического поля; К (сОт) - частотный фактор, определяемый зависимостью

К ((От) = sin (От Д</ ( т ДО

Рис. 7.20. Схема фазового электрооптического модулятора с резонаторным возбуждением.

Рис. 7.21. Схемы многоэлемеитвых фазовых СВЧ модулнторов: / - оптическое немодули-рованное излучение; 2 -электроды; 3 - электрооптический кристалл; 4 - индуктивность; S - сопротивление нагрузки; 6 - СВЧ волновод.

1. ..

Постоянные Ljg находятся по ранее приведенным формулам (7 8) и (7.9).

Частотный фактор К (<Вт) определяет диапазон допустимых частот модулирующего напряжения. С увеличением сощ величина К. (Шт) уменьшается и при некоторой частоте co модуляция практически исчезает. В настоящее время достигнуты частоты модуляции порядка нескольких гигагерц при полосе десятки мегагерц и потребляемой мощности несколько десятков ватт.

Для снижения амплитуды управляющего напряжения применяют многоэлементные фазовые модуляторы, составленные из большого числа фазовых ячеек, расположенных последовательно вдоль модулируемого луна. На рис. 7.21 изображены две схемы многоэлементных фазовых модуляторов СВЧ диапазона. В схеме рис. 7.21, а использована искусственная длинная линия, изменяя волновое сопротивление которой можно добиться синхронизации скорости распространения фазы модулирующего сигнала вдоль многоэлементной линии и скорости распространения оптического излучения.

В схеме рис. 7.21, б модулирующий сигнал подводится к кристаллам модулятора по волноводу змеевидной формы.

7.4. ЧАСТОТНАЯ МОДУЛЯЦИЯ

Модулирующие диафрагмы, презназначенные для определения положения изображения точечного источника излучения по методу частотно-импульсной модуляции, изготовляют в виде кольцевых зон, составленных из набора чередующихся прозрачных и непрозрачных секторов.

В простейшем случае диафрагма / (табл. 7.8) имеет две зоны с разны.ч числом модулирующих секторов. При смещении изображения источника излучения вдоль оси г относительно точки пересечения этой оси с линией раздела кольцевых зон лучистый поток, проходящий через диафрагму, модулируется с той или иной частотой в зависимости от того, на какой из двух зон находится изображение. Диафрагма может иметь и большее число кольцевых зон. Количество модулирующих секторов обычно удваивается при каждом переходе от внутренней зоны к внешней.

Аналогично выполнена диафрагма 2 (табл. 7.8); она производит дополнительную периодическую частотную модуляцию изменением ширины непрозрачных полос в каждой кольцевой зоне, что позволяет получить с выхода усилителя фототока синусоидальный сигнал.

Модулирую[цие диафрагмы, прилтеняемые для частотно-импульсной модуляции

Ионфигг/рации диафрагм

Шдуляционные хйрантеристиш

Л 1ЪП П Г

тллллти

ULTUin

i(X)

i(x)

JlJTTUirLrLr-

i(X)

LTUUTT