Исследование модуляционных характеристик электрооптических модуляторов на основе кристалла ниобата лития с непрозрачными электродами из алюминия | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 28 сентября, печатный экземпляр отправим 2 октября.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №30 (134) декабрь 2016 г.

Дата публикации: 30.12.2016

Статья просмотрена: 92 раза

Библиографическое описание:

Достовалов А. А., Альдебенева Е. П. Исследование модуляционных характеристик электрооптических модуляторов на основе кристалла ниобата лития с непрозрачными электродами из алюминия // Молодой ученый. — 2016. — №30. — С. 62-66. — URL https://moluch.ru/archive/134/37573/ (дата обращения: 15.09.2019).



Для исследования электрооптических модуляторов дифракционного типа на основе кристалла ниобата лития х-среза с непрозрачными электродами из алюминия была разработана программа для расчета электрического, фазового пропускания, диаграммы направленности и модуляционной характеристики. При моделировании задавались следующие параметры кристалла ниобата лития n0=2,286, ne=2,200, r13=9,6пм/В, r33=30,9пм/В, εx=83, εz=24,5.

Рис. 1. Конструкция электрооптического модулятора дифракционного типа: 1 — изолирующее покрытие, 2 — управляющие электроды, 3 — электрооптический кристалл ниобат лития х-среза

При моделировании диаграммы направленности и модуляционной характеристики задавались следующие исходные данные: межэлектродный зазор b=132,5мкм,период электродов d=290мкм,толщина кристалла h =1мм,длинаволны 632,8 нм.

Рис. 2. Расчетная диаграмма направленности решетки при напряжениях: а) 0 В; б) 400 В; в) 800 В; г) 1000 В

При отсутствии напряжения максимальная интенсивность наблюдается у 0-го и ±1 порядков. При увеличении напряжения от 0 до 1000 вольт наблюдается уменьшение интенсивности 0-го и ±1 (рисунок 2 б, в) порядка до 0 и увеличение±01 порядка до 90 % от исходного значения 0-го порядка при 0 В (рисунок 2 г).

Рис. 3. Зависимость интенсивности от напряжения

На рисунке 3 показано, что интенсивности 0-го и 1-го порядков убывают с ростом напряжения. С увеличением напряжения появляется новый 01-й порядок (рисунок 3), который равномерно возрастает и равен 90 % от 0-го порядка при напряжении 0 В.

Для создания управляемых дифракционных решеток использовался электрооптический кристалл конгруэнтного ниобата лития (LiNbO3) х-среза. Чистота поверхности кристалла соответствовала классу PIII по ГОСТ 11141–84, неплоскостность поверхности — не более 10 угл. сек, шероховатость Ra<2 нм.

Для управляемых дифракционных решеток с потенциалами вида v0v0 период электродов составлял 290±2,5 мкм, межэлектродный зазор — 132,5±2,5 мкм. Электроды покрывались прозрачным акриловым лаком, обеспечивающим электрическую изоляцию. Фотография экспериментального образца приведена на рисунке 4.

Рис. 4. Управляемая дифракционная решетка на основе ниобата лития х-среза с потенциалами вида v0v0 с непрозрачными электродами из алюминия

Управляемая дифракционная решетка (рисунок 5) формировалась на поверхности X-среза кристалла, обладающего максимальной чувствительностью к поперечному полю электродов Ez.

Рис. 5. Фотографии топологии электродов решетки: а) 10x увеличение; б) 4х увеличение

Электроды ориентировались перпендикулярно оптической оси Z кристалла.

Электрическая изоляция межэлектродных зазоров обеспечивалась прозрачным акриловым лаком Plastik 70 с электрической прочностью 70 В/мкм. Использование лака предотвращало поверхностный электрический пробой при напряжении более 500

Источником излучения служил лазерный модуль Griot HeNe 25-LHP-928–249 35мВт длиной волны 632,8 нм и с расходимостью не более 0,1–0,2 мрад.

Управление диаграммой направленности управляемых дифракционных решеток производилось аналоговым источником с напряжением до 800 В и пульсациями не более 0,2 В.

Диаграмма направленности регистрировалась ПЗС-камерой DCM310 с разрешением 2048x1536. Зависимость интенсивности 0-го дифракционного порядка от напряжения измерялась фотоприемником PM100D. Излучение в фотоприемник вводилось через кварцевое оптическое волокно с диаметром сердцевины 62,5 мкм.

При отсутствии напряжения на электродах управляемой дифракционной решетки присутствуют 0-ой и ±1 дифракционные порядки, определяемые дифракцией излучения на периодической амплитудной решетке электродов (рисунок 6, а). Увеличение напряжения от 0 до 800 В снижает интенсивности 0-го и ±1 порядков. При этом наблюдается появление новых дифракционных порядков ±01 (рисунок 6, б, в).

Рис. 6. Экспериментально наблюдаемые дифракционные порядки управляемой решетки: а) 0 В; б) 400 В; в) 800 В

Увеличение напряжения от 0 до 800 В снижает интенсивности 0-го порядка на 38 % от начального (рисунок 7). Сплошная линия соответствует возрастанию напряжения, пунктирная — убыванию.

Рис. 7. Измеренная модуляционная характеристика нулевого порядка I0(u) с помощью PM100D

Исследовано влияние приложенного напряжения на диаграмму направленности и модуляционную характеристику электрооптического модулятора дифракционного типа на основе х-среза ниобата лития с непрозрачными электродами из алюминия. Обнаружено уменьшение интенсивности 0-го и ± 1дифракционных порядков до 38 % при увеличении напряжения до 800 В.

Литература:

  1. Ярив А. Оптические волны в кристаллах: пер. с англ. [Текст] / А. Ярив, П. Юх. – М.: Мир, 1987. — 616 с.
  2. Паранин В. Д. Исследование механизмов управления характеристиками дифракционной решетки, выполненной на поверхности электрооптического кристалла ниобата лития [Текст]/ В. Д. Паранин // Журнал Технической Физики. — 2014. — Т. 84. – № 11. — С. 146–150.
  3. Достовалов А. А. Оптимизация топологии электродов управляемой дифракционной решетки для предотвращения электрического пробоя [Текст] / А. А. Достовалов, В. Д. Паранин // М.: ИСОИ РАН. – 2015. – С. 287–291.
  4. Teng S. Quasi-Talbot effect of a grating in the deep Fresnel diffraction region [Текст]/ S. Teng, X. Chen, T. Zhou, C. Cheng // J. Opt. Soc. Am. – 2007. — Vol. 24. – № 6. — Pp. 1656–1665.
Основные термины (генерируются автоматически): PIII, дифракционный тип, литий х-среза, модуляционная характеристика, увеличение напряжения, электрооптический кристалл.


Похожие статьи

Исследование модуляционных характеристик...

Для исследования электрооптических модуляторов дифракционного типа на основе кристалла ниобата лития х-среза с прозрачными электродами из оксида индия-олова была разработана программа для расчета электрического...

Исследование физических свойств и областей применения...

Исследование модуляционных характеристик электрооптических модуляторов на основе кристалла ниобата лития с непрозрачными электродами из алюминия. Определение некоторых физических свойств зерен фасоли...

Влияние света на модуляцию магнитного порядка кристалла...

Борат железа — один из небольшого числа известных в настоящее время магнитоупорядоченных кристаллов, у которых под действием света появляются новые, отсутствующие без дополнительной засветки свойства.

Определение физических параметров радиационных процессов...

Использование ВОД основывается на таких явлениях, как электрооптический

Резонансная длина волны БР зависеть от температуры и вложенный в ней внешней механической напряжений.

Это возможно благодаря двум важным характеристикам световода, а именно...

Фотокаталитические свойства наноразмерного оксида цинка...

С использованием формулы Шеррера по полуширине дифракционных линий (рис.2)

Эффект влияния концентрации оксида магния на физико-химические и каталитические свойства высококремнеземных цеолитов типа ЦВМ в реакции алкилирования толуола изопропанолом.

Оптические световоды волоконно-оптических систем передачи...

Основные типы оптических волокон, их конструкции, профили показателя преломления (ППП) и схемы распространения

где fср — частота «среза» амплитудно-частотной характеристики при синусоидальной модуляции светового сигнала, проходящего через волокно.

Литий-ионные аккумуляторы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Li-ion аккумуляторы обладают высокой удельной энергией (до 190 Вт•ч/кг), высоким разрядным напряжением (3,4–4 В и более, в зависимости от

Рис. 2. Удельные характеристики различных типов аккумуляторов. Строение иклассификация литий-ионных аккумуляторов.

Магнитооптические и фотомагнитные свойства бората железа

Возникающие в этом случае модулированные магнитные структуры (ММС) можно рассматривать как особый тип упорядочения — пространственную модуляцию

Борат железа — прозрачный в видимой области спектра оптически анизотропный кристалл зеленого цвета.

Похожие статьи

Исследование модуляционных характеристик...

Для исследования электрооптических модуляторов дифракционного типа на основе кристалла ниобата лития х-среза с прозрачными электродами из оксида индия-олова была разработана программа для расчета электрического...

Исследование физических свойств и областей применения...

Исследование модуляционных характеристик электрооптических модуляторов на основе кристалла ниобата лития с непрозрачными электродами из алюминия. Определение некоторых физических свойств зерен фасоли...

Влияние света на модуляцию магнитного порядка кристалла...

Борат железа — один из небольшого числа известных в настоящее время магнитоупорядоченных кристаллов, у которых под действием света появляются новые, отсутствующие без дополнительной засветки свойства.

Определение физических параметров радиационных процессов...

Использование ВОД основывается на таких явлениях, как электрооптический

Резонансная длина волны БР зависеть от температуры и вложенный в ней внешней механической напряжений.

Это возможно благодаря двум важным характеристикам световода, а именно...

Фотокаталитические свойства наноразмерного оксида цинка...

С использованием формулы Шеррера по полуширине дифракционных линий (рис.2)

Эффект влияния концентрации оксида магния на физико-химические и каталитические свойства высококремнеземных цеолитов типа ЦВМ в реакции алкилирования толуола изопропанолом.

Оптические световоды волоконно-оптических систем передачи...

Основные типы оптических волокон, их конструкции, профили показателя преломления (ППП) и схемы распространения

где fср — частота «среза» амплитудно-частотной характеристики при синусоидальной модуляции светового сигнала, проходящего через волокно.

Литий-ионные аккумуляторы | Статья в журнале «Молодой ученый»

Li-ion аккумуляторы обладают высокой удельной энергией (до 190 Вт•ч/кг), высоким разрядным напряжением (3,4–4 В и более, в зависимости от

Рис. 2. Удельные характеристики различных типов аккумуляторов. Строение иклассификация литий-ионных аккумуляторов.

Магнитооптические и фотомагнитные свойства бората железа

Возникающие в этом случае модулированные магнитные структуры (ММС) можно рассматривать как особый тип упорядочения — пространственную модуляцию

Борат железа — прозрачный в видимой области спектра оптически анизотропный кристалл зеленого цвета.

Задать вопрос