Оптические системы передачи

Uπ = λd / 2k. (6)

Из сопоставления этого выражения с (4) видно, что при поперечном эффекте Поккельса по сравнению с продольным полуволновое напряжение снижается в  /2d раз: при реальных размерах элемента ( = 50 .100 мм, d = 3 .5 мм) - почти на порядок. Важным преимуществом модулятора, использующего поперечный эффект, является также отсутствие электродов на пути светового потока.

Одиночные элементы с поперечным управляющим полем почти не применяются, так как величина фазового сдвига, обусловленного естественным двойным лучепреломлением, сильно зависит от температуры.

При указанных выше размерах элемента фазовый сдвиг может изменяться в пределах нескольких радиан при изменении температуры на 10С.

Температурную нестабильность компенсируют, пропуская луч через два одинаковых элемента, установленные так, что направления их оптических осей взаимно перпендикулярны (рис.5). Действительно, если, например, составляющая Ez в первом элементе, поляризованная в направлении оптической оси, опережает компоненту Ey, то во втором элементе её поляризация перпендикулярна к оптической оси и ситуация изменяется на противоположную. В результате фазовые сдвиги, обусловленные естественным двойным лучепреломлением, и соответственно их температурные изменения взаимно компенсируются. Разности же фаз, обусловленные электрическим полем при соответствующем выборе его направлений в элементах, как это отмечено на рисунке, суммируются. Величина полуволнового напряжения по сравнению с одиночным элементом при этом уменьшается ещё в два раза.

Зависимость интенсивности света I2, прошедшего через модулятор, от величины напряжения описывается следующим выражением:

I2 = I1 sin2(Δφ/2) = I1 sin2(πU/2Uπ ) (7)

где I1 - интенсивность света на входе модулятора.

Графическое изображение этой зависимости представлено на рис.6,а. Как видно из рисунка, с помощью модулятора обеспечивается практически 100%-я модуляция светового потока. Это позволяет использовать электрооптический модулятор в качестве быстродействующего оптического затвора: при отсутствии напряжения на кристалле затвор закрыт, при подаче полуволнового напряжения - открывается. Время срабатывания затвора не превышает 10-9 с. Затворы такого типа применяются, например, для быстрого включения добротности оптического резонатора с целью получения коротких и гигантских по мощности импульсов лазерного излучения.

В системах оптической связи, где важно обеспечить минимальные искажения при передаче информации, используется, естественно, только средний участок характеристики электрооптического модулятора, наиболее близкий к линейному. Смещение рабочей точки на середину этого участка обеспечивается либо приложением половины полуволнового напряжения, либо введением дополнительной пластины, вырезанной из кристалла, обладающего естественным двойным лучепреломлением, и обеспечивающей фазовую задержку π / 2. Такие пластины обычно называются четвертьволновыми. Статическая характеристика модулятора в этом случае имеет вид, показанный на рис.6,б.

Статья в тему

Трехзвенный Г-образный фильтр верхних частот
Рис. 1 Электрическая принципиальная схема Задание: Расчет АЧХ, ФЧХ и переходной характеристики трехзвенного Г-образного фильтра. Варианты: С [мкФ] R [кОм] Вариант С [мкФ] R [кОм] 1 ...