Приборы для управления лазерными лучами

Оценка знаний

1. Перечислите все шаги мытья рук:

______________________________________________

___________________________________

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Что такое принцип FIFO?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Что необходимо проверять при приеме поставки в ресторане?

___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Перечислите основные правила товарного соседства?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Какие продукты маркируются желтой этикеткой при поступлении в ресторан?

______________________________________________________________________

6. Как правильно поднимать тяжести?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

Система подсчета баллов:

(количество выполненных пунктов/ общее количество (14) пунктов) * 100%

Результат:__________%

7. Можно ли использовать стул для того, чтобы доставать что-либо с верхних полок стеллажей?

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Какая защитная одежда необходима при приеме поставки?

_________________________________________________________________________________________________________

___________________________________

9. Укажите нормы складирования продуктов в морозильной камере (склад):

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Какие стеллажи и поддоны разрешены для использования в холодильной и морозильной камерах?

_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Напишите сроки хранения булочек (включая размораживание):

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Укажите, при какой температуре хранятся замороженные продукты в ресторане:

__________________________________

13. Укажите, при какой температуре хранятся охлажденные продукты в ресторане:

___________________________________

14. Укажите, при какой температуре хранятся продукты на складе в ресторане:

___________________________________

В модуляционных устройствах используются электрооптический, магнитооптический и фотоэффекты.

Электрооптический эффект состоит в изменении оптических свойств вещества под действием электрического поля. В результате возникновения оптической анизотропии электрооптический эффект сопровождается явлением двойного лучепреломления, т.е. расщеплением света на два луча. Лучи называются обыкновенным и необыкновенным и распространяются с разной скоростью и по-разному поляризованы.

Показатель преломления для обыкновенной волны изменяется линейно с напряжением электрического поля.

r – электрооптическая постоянная Поккельса, п_о – показатель преломления в отсутствие поля, Е – напряженность поля. r зависит от ориентации кристалла, направления внешнего поля и поляризации.

Явление называется линейным электрооптическим эффектом. При прохождении в кристалле световой волны некоторого расстояния возникает разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами.

Материал считается обладающим значительным электрооптическим эффектом, если его коэффициент r порядка 10^-9 – 10^-10 см/В. Поэтому в обычных внешних полях 10⁴В/см относительное изменение показателя преломления составляет ~10^-5. Для существенного изменения оптической длины под действием эффекта Поккельса требуется, чтобы кристалл в направлении распространения луча в 10⁵ раз превышал длину волны излучения.

Эффект Поккельса широко применяется для создания модуляторов света, дефлекторов, переключателей каналов и т.п. Для таких устройств применяются кристаллы LiNbO₃ (r = 30.8·10^-10см/В), LiTaO₃ (r = 33·10^-10см/В), KH₂PO₄ (r = 11·10^-10см/В), KD₂PO₄ (r = 26.8·10^-10см/В) и др. Значительное увеличение постоянной Поккельса для KH₂PO₄ и KD₂PO₄ наблюдается при приближении температуры к точке Кюри. Однако трудности охлаждения кристаллов и поддержания низкой температуры ограничивает практическое использование этого явления.

На практике электрооптический эффект часто маскируется вторичным эффектом, обусловленным деформацией кристалла при наложении электрического поля за счет обратного пьезооптического эффекта. Эти деформации из-за наличия фотоупругости приводят к изменению показателя преломления, которое складывается с первичным изменением. Особенно сильно эффект проявляется при совпадении частот внешнего поля и собственной частоты колебания кристалла, что могло бы снизить требуемое напряжение. Однако это явление наблюдается в узкой полосе частот и сильно зависит от температуры. Поэтому для улучшения частотной характеристики широкополосной модуляции света приходится специально демпфировать собственные колебания кристалла, однако и при этом переход от низких частот к высоким сопровождается значительным изменением постоянной Поккельса.

Модуляторы – это устройства для управления параметрами светового потока (амплитудой, частотой, фазой, поляризацией). Наиболее широкое применение получили модуляторы на основе эффектов Поккельса, Керра, Фарадея, фотоупругости и сдвига края полосы поглощения (Келдыша – Франца).

Световой пучок, прошедший путь l в кристалле приобретает фазовый сдвиг

Линейный электрооптический эффект имеет очень малую инерционность и позволяет менять фазу за время ~10^-12с. В качестве характеристики модулятора на низких частотах используется полуволновое напряжение. На высоких частотах сдвиг фазы удобно определять как функцию мощности управляющего сигнала. Полуволновые напряжения модуляторов меняются от 100В для длинных и тонких кристаллов до 5кВ для широких кристаллов в продольном поле.

На рисунке показано устройство амплитудного модулятора. Световой поток поляризуется входным поляризатором вдоль вектора с ₁ и распадается на волны, поляризованные вдоль d ₁ и d ₂ в кристалле. На выходе эти волны приобретают фазовые задержки и оказываются сдвинутыми по фазе. В этом случае вектор напряженности вращается. Выходной поляризатор пропускает только компоненту волны параллельную с ₂. Интенсивность света на выходе равна . Разность фаз содержит постоянную компоненту Г ₀, появляющуюся за счет естественной анизотропии и переменную Г_п, наведенную электрическим полем. Зависимость интенсивности света от фазовой задержки (или напряжения) называют амплитудной характеристикой модулятора.

Режим работы модулятора определяется величиной Г ₀. При Г ₀ = 0 модулятор работает в квадратичном режиме. Из рисунка видно, что переменная составляющая света во втором случае значительно больше, чем в первом. При разработке практических схем модуляторов учитывают, что Г ₀ должно быть меньше p, иначе небольшие случайные изменения кристалла сместят рабочую точку в нелинейную область. Аналогичным образом на амплитудную характеристику влияет и расходимость светового пучка. Поэтому в практических схемах свет направляют вдоль оптической оси кристалла или применяют схемы компенсации, пример которой показан на рисунке.

Анизотропный элемент состоит из двух кристаллов, между которыми расположена полувоновая пластинка, ориентированная так, что поляризация проходящего света поворачивается на 90^о. Поэтому световая волна, которая была медленной во втором кристалле, становится быстрой и наоборот. За счет этого сдвиг фаз за счет естественной анизотропии становится равным нулю. Одновременно меняется знак управляющего поля при переходе от первого кристалла ко второму, что приводит к удвоению наведенного сдвига фаз.

Конструкция модуляторов существенно зависит от частоты. На низких частотах до 100МГц модулятор представляет собой конденсатор, образованный электродами и заполненный рабочим веществом. В диапазоне 100 – 3000 МГц применяют коаксиальные резонаторы, заполненные рабочим веществом. В диапазоне свыше 3 ГГц используют объемные резонаторы.

В последнее время широкое применение находят интегрально-оптические модуляторы. В них в качестве материала используется ниобат лития LiNbO₃. На поверхности этого материала диффузией титана создают необходимую световодныю конфигурацию. Между световодами напыляют электроды. Прикладывая напряжение к электродам, можно изменять скорость распространения света по волноводам. В таких модуляторах наибольшее применение нашел интерферометр Маха – Цендера, изображенный на рисунке.

Волноводы в этом приборе работают в одномодовом режиме. Отношение длины к ширине волновода достигает 10⁴, поэтому рабочее напряжение составляет несколько десятых долей вольта. Однако увеличение длины модулятора сужает полосу частот модуляции. При длине 1 см полоса частот около 1 ГГц.

Другой тип модулятора, который является по существу переключателем показан на рисунке

Модулятор представляет два близко расположенных световода на поверхности ниобата лития. Длина световодов подбирается таким образом, что происходит полная перекачка света при отсутствии напряжения на электродах. При подаче напряжения условия перекачки изменяются и (см. раздел).

Для модуляции света применяется также магнитооптический эффект Фарадея. Схема модулятора приведена на рисунке

Для вращения плоскости поляризации необходимы поля 10⁶ – 10⁷ А/м. (тл). Значительно снизить напряженность управляющего поля можно с помощью ферромагнетиков. Важной особенностью магмитооптического эффекта является постоянство коэффициента удельного вращения плоскости поляризации в ИК диапазоне. Это повышает их конкурентоспособность по сравнению с электрооптическими модуляторами, в которых управляющее напряжение линейно падает с ростом длины волны. Дополнительным преимуществом является слабая зависимость эффекта от температуры.

В магнитооптических модуляторах применяются ферромагнитные вещества, такие как Y₃Fe₅O₁₂, CrBr₃, RbNiF₃ и др. В некоторых веществах при магнитных полях ~ 10⁴ А/м удается достич глубины модуляции 40% на частоте до 200МГц при управляющей мощности 0.1Вт.

Акустооптические модуляторы.

В качестве материалов для акустооптических модуляторов используют оптическое стекло (тяжелый флинт), кристаллы PbMoO₄, TeO₂, а в ИК диапазоне германий и арсенид галлия. Эффективность дифракции в этих материалах достигает 20 – 80% при акустической мощности 1 – 5Вт на частотах 40 – 250МГц.

Кроме описанных модуляторов, воздействующих на проходящий пучок, возможно управление оптическим излучением при его генерации. Например модуляция излучения полупроводникового лазера осуществляется модуляцией тока накачки. В газовых и твердотельных лазерах к амплитудной модуляции приводит внесение в резонатор переменных потерь. Внутри резонаторная модуляция, как правило, значительно эффективнее модуляции проходящего света. Основным недостатком внутрирезонаторных модуляторов является снижение общей мощности излучения лазера и ухудшение стабильности генерации.

Дата добавления: 2015-06-27