Разработка и изготовление электрооптического модулятора на основе эффекта Поккельса

Представлены результаты разработки и изготовления электрооптического модулятора на основе эффекта Поккельса, который наблюдается в нелинейных оптических средах с двойным лучепреломлением и заключается в линейном изменении показателя преломления необыкновенного луча в зависимости от напряженности внешнего электрического поля. На основании эффекта Поккельса и за счет интерференции обыкновенного и необыкновенного лучей появляется возможность управления прозрачностью нелинейной оптической среды. В качестве оптического нелинейного материала выбран ниобат лития LiNbO3. Рассматриваются этапы отработки технологического процесса изготовления оптического модулятора, включая математическое моделирование, изготовления изделий из нелинейных кристаллов ниобата лития. Произведена систематизация математической модели эффекта Поккельса на примере одноосных кристаллов. Результаты моделирования применены для проектирования электрооптических модуляторов. Изложен технологический процесс распиловки, шлифовки и полировки кристалла ниобата лития, предложен метод шлифовки кристалла порошком различных фракций оксида алюминия. Корпус электрооптического модулятора изготовлен методом фотополимерной печати. Управление модуляцией осуществляется за счет внешнего электрического поля от изготовленного блока питания. Приведены результаты экспериментов по регистрации коноскопических изображений, визуальный анализ которых показал высокое качество кристалла ниобата лития и отсутствие внутренних дефектов. Исследования электрооптического модулятора показали достаточное высокое соответствие результатов эксперимента и приведенной в работе теоретической модели.

1. Бломберген Н. Нелинейная оптика. М.: Изд-во „Мир“, 1966. 424 с.

2. Дмитриев В. Г., Тарасов Л. В. Прикладная нелинейная оптика. М.: Физматлит, 2004. 512 с.

3. Гурзадян Г. Г., Дмитриев В. Г., Никогосян Д. Н. Нелинейно-оптические кристаллы. Свойства и применение в квантовой электронике. М.: Радио и Связь, 1991. 159 с.

4. Строганова Е. В. Исследование, синтез и выращивание оптических градиентно-активированных кристаллов на основе ниобата лития: Автореф. дис. … д-ра физ.-мат. наук. Краснодар, 2017. 279 с.

5. Черная Т. С., Волк Т. Р., Верин И. А., Симонов В. И. Пороговые концентрации в допированных цинком кристаллах ниобата лития и их структурная обусловленность // Кристаллография. 2008. Т. 53, № 4. С. 612–617.

6. Сидоров Н. В., Яничев А. А., Палатников М. Н., Габаин А. А., Пикуль О. Ю. Оптическая однородность, дефекты и фоторефрактивные свойства стехиометрического, конгруэнтного и легированных цинком кристаллов ниобата лития // Оптика и спектроскопия. 2014. Т. 117, № 1. С. 76–85.

7. Калинников В. Т., Сидоров Н. В., Палатников М. Н. Фундаментальные основы технологии высокосовершенных монокристаллов ниобата и танталата лития: аналитический обзор. Апатиты: КНЦ РАН, 2005. 32–47 c.

8. Ярив А. Квантовая электроника и нелинейная оптика: Пер. с англ. М.: Сов. радио, 1973. 456 с.

9. Цернике Ф., Мидвинтер Дж. Прикладная нелинейная оптика. М.: Изд-во „Мир“, 1976. 263 с.

10. Окатов М. А. Антонов Э. А. и др. Справочник технолога-оптика. СПб: Политехника, 2004. 679 с.

11. Земцов Д. С., Земцова А. К., Смирнов А. С., Гарбузов К. Н., Стариков Р. С., Косолобов С. С., Драчёв В. П. Эффективные и простые в изготовлении интегральные плазмонные решетки для телекоммуникационного оптического диапазона // Компьютерная оптика. 2023. Т. 47, № 2. С. 224–229. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-1168.