Модуляция лазерной лучи

Электрооптическая модуляция
Этот способ впервые применили Мак-Кланг и Хелуорт. Его принцип показан на рис. 12.2. Внутри лазерного резонатора помещена ячейка Керра. Чаще всего она заполняется нитробензолом, т. е. жидкостью, состоящей из частиц с высоким значением дипольного момента. Напряжение на электродах ячейки Керра выбирается таким, чтобы фазовый сдвиг между составляющими светового поля, направленными вдоль поля Е₀ и перпендикулярно ему, был равен (рис. 2). В соответствии с законом Керра
(12)
где n — среднее значение показателя преломления для длины волны а К — постоянная Керра, зависящая от . Рассчитаем теперь фазовый сдвиг между составляющими после прохождения световой волной пути / в ячейке:
(13)
Линейно-поляризованный световой луч из рубина после прохождения через ячейку Керра приобретает круговую поляризацию, а затем после отражения от зеркала и повторного прохождения через ячейку — линейную, причем векторы E составляют друг с другом угол 90°. Действительно,

Таким образом, отраженный пучок линейно-поляризован в направлении, перпендикулярном направлению поляризации первичного луча. Это приводит к повышению порога возбуждения лазерной генерации. На рис.2б и 2в показаны усовершенствованные системы того же типа. В них введена призма Глана, которая улучшает поляризацию излучения, выходящего из кристалла рубина. В системе, показанной на рис. 2б, ячейка Керра вносит фазовый сдвиг, равный , что приводит к повороту плоскости поляризации пучка на 90°. Призму Глана в этом случае устанавливают так, что создаваемая ею поляризация перпендикулярна поляризации излучения,
прошедшего через ячейку. Путь к зеркалу оказывается закрытым для излучения, и добротность резонатора становится низка. Если теперь быстро снять напряжение с ячейки Керра (на практике разряд ячейки происходит за несколько наносекунд), путь к зеркалу открывается и добротность резонатора резко возрастает. Этот момент выбирают так, чтобы он совпадал с максимумом накачки активного вещества. Лазерная генерация развивается в течение 10—20ns не и достигает мощности в несколько мегаватт.

Вместо ячейки Керра часто применяют ячейку Поккельса. В ней используется эффект изменения оптической анизотропии под действием электрического поля в некоторых кристаллах, не содержащих инверсной среды. Чаще всего в ячейке Поккельса используется кристалл KDP (КН2РО4) с тетрагональной структурой. Если световаяволна распространяется в направлении оптической оси (как показано в левом нижнем углу рис. 3), т. е. в направлении электрического поля, создаваемого в ячейке электродами в виде поясков, то
(14)

где — показатели преломления в направлениях и в

отсутствие поля, — электрооптическая постоянная. При правильно выбранной напряженности поля Е₃ можно получить фазовый сдвиг между составляющими поля световой волны вдоль осей и , равный . Таким образом, ячейка Поккельса действует подобно
ячейке Керра с той разницей, что создаваемое двулучепреломление
является линейной функцией электрического поля. Для получения
возможно более однородного постоянного электрического поля в кристалле размеры a, b и l должны удовлетворять соотношениям:


Выводы
Модуляция лазерной лучи даст нам следующие примущества:

• 
  Позволяет сформировать радиосигнал, который будет обладать свойствами соответствующими свойствам несущей частоты.
  
• 
  Позволяет использовать антенны малого размера, ведь размер антенны должен быть пропорционален длине волны.
  
• 
  Позволяет избежать интерференции с другими радиосигналами.
  
• 
  С помощю модуляции можем получит больше энергии Если во время модуляции используем электрооптическую модуляцию для рубиновый лазер, можем получит импульсный режим,скорее всего это означает что, за короткой промежуток времии можем получить мощную энергию.
  

Литература

1. 
   Бункин Ф.В., Красок И.К., Марченко М.В.,
   

Пашинин П.П., Прохоров А.М.-ЖЭТФ, 60,1326 (1971)

2. 
   Ф.Качмарек “Мир” Москва 1981
   
3. 
   http://ledstaff.ru/las-09.htm
   
4. 
   https://studfile.net/preview/5281572/page:19/#52