2. Электрооптический модулятор (эом), устройство, требования к используемым материалам, принцип работы и основные характеристики.

Электрооптический модулятор (ЭОМ)- устройство, которое можно использовать для контроля мощности, фазы или поляризации лазерного луча с помощью электрического сигнала. Обычно он содержит одну или две ячейки Поккельса и дополнительные оптические элементы - поляризаторы. Различные виды ячеек Поккельса показаны на рисунке. Принцип работы основан на линейном электрооптическом эффекте (также называемом эффектом Поккельса), т.е. изменение показателя преломления в нелинейном кристалле под действием электрического поля, пропорционального напряженности поля.

Различные типы ячеек Поккельса

Часто используемые кристаллы для ЭОМ:

дидейтерофосфат калия KD2PO4 (KD*P=DKDP),

титанил-фосфат калия KTiOPO4 (KTP),

бета-борат бария BaB2O4 (BBO) (применяется при более высокой средней мощности и / или более высоких частотах переключения), а также ниобат лития (LiNbO3),

танталат лития (LiTaO3),

дигидроген фосфат аммония (NH4H2PO4).

В дополнение к этим неорганическим электрооптическим материалам, существуют также специальные полимерные материалы для модуляторов.

Напряжение, необходимое для изменения фазы световой волны на π, называется полуволновым напряжением (Vπ). Для ячейки Поккельса, как правило, это обычно сотни или даже тысячи вольт, так что требуются высоковольтные усилители. Подходящие электронные схемы могут переключаться со значительных напряжения в течение нескольких наносекунд, что позволяет использовать ЭОМ как быстрые оптические переключатели. В других случаях достаточно модуляции с меньшим напряжением, например, когда требуется лишь небольшая модуляция амплитуды или фазы.

Билет№14

1. Акустооптический модулятор (аом), устройство, требования к используемым материалам, принцип работы и основные характеристики.

Акустооптическим модулятором (АОМ) является устройство, используемое для управления мощностью, частотой или пространственным направлением лазерного луча при помощи электрического управляющего сигнала

2. Определение предмета " Функциональная акустоэлектроника", основные физические явления и эффекты лежащие в основе работы акустоэлектронных и акустооптических приборов и устройств. Типы объемных и поверхностных (ПАВ) акустических волн, способы их возбуждения и приема.

Непрерывное расширение функций радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) приводит к резкому усложнению самих радиоэлектронных систем и, как следствие, к лавиноподобному росту числа активных и пассивных компонентов в системах. Традиционными методами конструирования, в том числе и методом комплексной миниатюризации на основе интеграль¬ной электроники, эта проблема не может быть решена. Принципиальное решение проблемы возрастающих количеств элементов систем может быть получено только при полном отбрасывании понятий классической схемотехники и непосредственном использовании основных свойств вещества для выполнения функций системы. В таком случае эти функции выполняются без объединения компонентов в системы и без многократного увеличения их количества. На этих принципах базируется новое направление микроэлектроники, получившее название функциональной электроники. Одной из наиболее бурно развивающихся областей функциональной электроники является акустоэлектроника.

Акустоэлектроника – это направление функциональной микроэлектроники, основанное на использовании пьезоэлектрического эффекта, а также явлений, связанных с взаимодействием электрических полей с волнами акустических напряжений в пьезоэлектрическом полупроводниковом материале. По существу, акустоэлектроника занимается преобразованием акустических сигналов в электрические и электрических в акустические. Обратим внимание на то, что данное определение аналогично определению оптоэлектроники, где речь идет о взаимных преобразованиях оптических и электрических сигналов.

Акустические (звуковые) волны (АВ) высокой частоты (более 20 кГц) — "ультразвук" — уже давно используются в различных областях науки и техники. Два важных свойства АВ — относительно низкая скорость распространения (в 105 раз меньше скорости света), а также простота и высокая эффективность возбуждения в пьезоэлектрических материалах — обусловили их применение в радиотехнике и электронике. Линии задержки на объемных акустических волнах (ОАВ) используются в радиотехнике многие десятки лет. Не менее хорошо известны и другие устройства, использующие ОАВ в пьезоэлектрических материалах, — кварцевые резонаторы для стабилизации частоты. Оба этих устройства представляют собой широко известные примеры применения АВ (ультразвука) в радиоэлектронных системах обработки и передачи информационных сигналов.

В акустоэлектронике используются ультразвуковые волны как объемные (продольные и сдвиговые), так и поверхностные, которые имеют ряд преимуществ перед объемными, прежде всего — малые потери при преобразовании сигналов, доступность волнового фронта и разнообразие взаимодействий акустических волн в кристаллах.

Акустоэлектроникой в узком смысле этого слова с начала 1960-х годов стали называть исследование эффектов, связанных со взаимодействием АВ со свободными электронами в твердых телах. К этим эффектам относятся:

"Электронное" поглощение АВ.

Изменение скорости АВ из-за взаимодействия с электронной плазмой в твердом теле.

"Акустоэлектрический" эффект — увлечение электронов АВ и, как следствие, появление постоянного электрического напряжения или постоянного электрического тока в направлении распространения АВ.

Билет№15