Однако если между передней и задней- поверхностями кристалла приложить напряжение U, то разность хода у расщепленных компонент составит величину ф=л£ {7, где £ - напряженность электрического поля, а / - толщина кристалла в направлении распространения света. Таким образом, произойдет поворот направления поляризации света.

Если далее на пути света поставить анализатор, пропускающий свет с линейной поляризацией, то на выходе такой системы свет окажется промодулиров энным по интенсивности в соответствии с углом поворота вектора поляризации в модуляторе (кристалле). При напряжении Uc, при котором угол поворота вектора поляриза-

2 iZ7= 5

Рис. 25. Электрооптический модулятор.

/ - поляризатор; 2 - кристалл днгидрофосфата калия; 3 - анализатор: / - неполяризованный п-учок света на входе модулятора; Я - направление поляризащ.и пучка после прохождения поляризатора и его проекции на направления кристаллографических осей кристалла; iii - то же при U= =0; iv - повернутое на 90° направление поляризацир при

ЦИИ достигнет 90°, свет на выходе анализатора будет практически отсутствовать, т. е. будет получена 100%-пая модуляция.

С помощью некоторых кристаллов может быть получено отклонение светового пучка. Для получения дискретного отклонения на месте анализатора располагают двоякопреломляющпй кристалл, например, кальцита. Известно, что одноосные кристаллы (кальцит и др.) обладают свойством смещения пучка света с одним направлением поляризации (необыкновенного пучка), в то время как пучок, поляризованный перпендикулярно направлению поляризации иеобык-иовенного пучка (обыкновенный пучок), проходит через кристалл без смещения. При правильной ориентации кристалла кальцита угол между обыкновенным и необыкновенным пучками в кальците составляет 6°. Оба пучка выходят из кристалла параллельно падающему световому пучку, но смещенными относительно друг друга.

На рис. 26,0; показана пара, состоящая из электрооптического (модулятора) и двоякопреломляющего кристаллов, соответствующим образом ориентированных относительно друг друга. При отсутствии управляющего сигнала поворота вектора поляризации пучка в модуляторе не происходит и на выходе кристалла кальцита появляется обыкновенный пучок. При подаче на вход Хг модулятора напряжения, обеспечивающего поворот вектора поляризации на 90°, иа выходе появляется необыкновенрщй пучок (с направлением вектора поляризации вдоль оси х).

На рис. 26,6) представлена система йз трех пар кристаллов, йоЗ-воляющая при соответствующих включениях модуляторов получить любое из восьми положений луча. Для равномерности шага между всеми восемью координатами каждый последующий кристалл кальцита должен быть в 2 раза тоньше предыдущего.

Ясно, что использование п пар кристаллов обеспечивает отклонение в любую из 2" точек. Если применить две системы спят па-

Т 7

,---ООО .

---001 -

ч---070 --

- 077 - "ч -100 - - - 707 ~-

Ij- 111

6 6 6 5

-ООО ~ -

- 001-~

- 017 - -

- 010 - -

- 110 --

-111 --~ 101-~ 100 ~~

Рис. 26. Принцип построения дискретной отклоняющей системы.

с - система из электрооптического (/) и двоякопрелом-ляющего {£) кристаллов; б - система на восемь положений (/, 2, 3 - модуляторы, на входы которых подаются двоичные сигналы Xi, хг, лгз соответственно, 4 - ряды цифр, представляющие двоичный код одного из восьми положений пучка на выходе системы; 5, 6, 7 - кристаллы кальцита, толщины которых относятся как 1:2:4; 8 - ряды цифр, соответствующие двоичному коду на входах Xi, Xi, X).

рами кристаллов с отклонением в. двух взаимно перпендикулярных направлениях, то полупится система плоского координатного выбора с 2" 2" точками. Такая система может найти применение, например, при построении оптических запоминающих устройств. Для отклонения в 1 ООО позиций при допустимой мощности рассеяния 5 ет можно легко достичь быстродействия системы в 2 Л1гц.

Самым простым устройством для непрерывного отклонения светового пучка является электрооптическая призма. Если призма сделана из материала, в котором наблюдается эффект Керра, то угловое отклонение пучка будет пропорционально квадрату приложенного к электродам призмы напряжения.

Помимо кристаллов дйгидрофосфата калия, известны и другие материалы, обладающие электрооптическими свойствами, такие, например, как кристаллы первичного кислого фосфата аммония, хлористой меди, цинковой обмаики, смешанный твердый раствор тан-талата и ниобата калия. Последний из материалов обладает квадратичным эффектом Керра. Заметим, что у названных электрооптических материалов спектральные области пропускания лежат в области спектра от 0,25 до 20 мк. Спектральная область пропускания кристаллов дйгидрофосфата калия, получивших наибольшее применение, перекрывает участок от 0,25 до 1,7 мк. Следует, однако, отметить такие недостатки кристаллов фосфата аммония и дйгидрофосфата калия, как хрупкость, повышенная гигроскопичность и необходимость приложения к модулятору на их основе относительно высоких напряжений.

В заключение заметим, что световые пучки также можно отклонять механическим, электромеханическим, электроакустическим методами. Но эти методы в чистом виде либо не имеют преимуществ перед электрооптическими способами отклонения светового пучка, либо еще недостаточно разработаны, как, например, электроакустический метод.

Глава вторая

ОПТИКО-ЭЛЕКТРОННЫЕ СХЕМЫ И УСТРОЙСТВА

5. ОПТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ИНФОРМАЦИИ

С помощью оптической связи можно создавать оптико-электронные четырехполюсники, в которых входное и выходное напряжения электрически разделены. Вход и выход такого четырехполюсника электрически развязаны между собой. Сопротивление между источником света и приемником лучистой энергии может превосходить 10* ом при ничтожной емкости между ними, например, составляющей лишь 0,0001 пф. Такая практически полная электрическая изоляция возможна лишь в устройствах с фотонной связью, заменяющей электрические соединения в схемах.

Оптические сигналы отличаются от электрических прежде всего тем, что носителями их являются фотоны, которые электрически нейтральны в отличие от носителей электрических сигналов - электронов, имеющих отрицательный заряд. Оптическое излучение состоит из двухмерных волн и поглощается многими распространенными материалами. Излучение можно заметить глазом или каким-либо соответствующим прибором. В оптико-электронных схемах отсутствуют электростатические потенциалы, поэтому в них не происходит накопление заряда. Наличие электрической развязки и изоляции позволяет отдельные узлы многокаскадной схемы конструировать и отлаживать независимо от других.

Оптическая (фотонная) связь позволяет успешно решить одну