3. Порядок виконання роботи.

3.1. Вивчите і законспектуйте основні терміни і визначення в області лазерних модуляційних пристроїв (ГОСТ 15093-90).

3.2. Вивчите конструкцію, технічні дані, особливості експлуатації і заходу безпеки електрооптичного модулятора типа МЛ-3 (МЛ-4). Приведіть в звіті основні технічні дані досліджуваного оптичного модулятора.

3.3.Зберіть схему. 11.

мал.11

М - електромеханічний модулятор;

ВБП – високовольтний блок живлення;

П - поляризатор;

А - аналізатор;

ЭМ - електрооптичний модулятор (кристал);

НФ - нейтральний світлофільтр;

ФП - фотоприймач;

БП - блок живлення;

ЭО - осцилограф;

СВ - селективний вольтметр.

3.4. Включите: лазер, модулятор, фотоприймач, осцилограф і селективний вольтметр. Набудуйте ЕО і СВ на частоту модуляції. Досліджувати залежність інтенсивності світла на виході ЕМ залежно від електричної напруги (В) прикладеного до кристала ЕМ.

3.5. Лазерне випромінювання має вертикальну поляризацію. Азимут поляризатора П рівний _п=90°. а азимут аналізатора А дорівнює _а=0°.

3.5.1. Виставити кристал ЕМ так, щоб азимут його оптичної осі складав _к=45°. Для цього подати на кристал напругу U_к=U_/4, і, обертаючи оправу кристала добитися мінімального сигналу на виході ФП: U_СBmin- Потім змінити азимут кристала 45°.

3.5.2. Провести дослідження залежності вихідного сигналу на виході ФП U_фп від величини напруги прикладеного до кристала U_k. U_k змінюється в межах від 0 до напруги повного прояснення на довжині хвилі випромінювання лазера U_k/2 яке вказане в паспорті ЕМ. Результати вимірів занести в таблицю 1.

Таблияа 3.

UK (В)	0	Uki	UK2	…	Uk/2
исв (мВ)

Побудувати графік U_СВ/U_Cbmax=f(U_k) та зробити висновок.

3.6. Дослідження режиму поляризаційної модуляції електрооптичного модулятора.

Якщо в схемі мал.1 прибрати аналізатор А і виконати юстирування ЕМ у відповідності з п. 3.5.1., і потім на вихід ЕМ подати високочастотний сигнал, то в цьому випадку ЕМ працюватиме як оптичний модулятор поляризації, тобто здійснюватиме зміну поляризації оптичного випромінювання по заданому закону. Для дослідження цього режиму роботи ЕМ виконаємо наступний експеримент.

3.6.1. зібрати схему мал.11 і виконати налаштування ЕМ у відповідності с п. 3.5.1.

3.6.2. подати на кристал ЕМ напругу рівне половині напруги повного прояснення U_k=0.5U_k. (Див. табл.2)

3.6.2.1. змінюючи азимут аналізатора А через 15⁰ результатів вимірів занести в таблицю 3.

Таблиця 4.

^0А	0^0	15^0	30^0	…	345^0
UCB, (мВ)

3.6.2.2. побудувати графік U_CB=f(_)і зробити висновок про стан поляризації випромінювання на виході ЕМ.

3.6.3. подати на кристал ЕМ напругу рівне чверті напруги повного прояснення U_k=0.25U_k/2.

3.6.3.1. змінюючи азимут аналізатора А через 15⁰ результати занести в табл. 4.

Таблиця 5.

^0А	0^0	15^0	30^0	…	345^0
UCB, (мВ)

3.6. побудувати графік U_CB=f(_)і зробити висновок про стан поляризації випромінювання на виході ЕМ.

3.7. дослідження режиму модуляції інтенсивності електрооптичного модулятора.

Якщо в схемі мал.11 виконати юстирування ЕМ у відповідності с п. 3.5.1., і потім на вихід ЕМ подати високочастотний сигнал, то в цьому випадку ЕМ працюватиме як оптичний модулятор інтенсивності, тобто здійснюватиметься зміна інтенсивності оптичного випромінювання на виході аналізатора А по наступному закону. Для дослідження цього режиму роботи ЕМ виконаєте наступний експеримент.

3.7.1. Зберіть схему мал.12.

мал.12

ГВЧ - генератор високої частоти;

АС - аналізатор спектру.

3.7.2. Включити: лазер, ЕМ, фотоприймач, осцилограф і аналізатор спектру, виконуючи вимоги вказані в технічному описі кожного приладу.

3.7.3. Досліджуйте залежність вихідного сигналу ФП U_фп від частоти f_м, що подається на вхід ЕМ, при цьому напруга модулюючого сигналу U_f=const. Результати вимірів занести в таблицю 5, а також замалювати спектри сигналів з екрану АС. U_f=...

Таблиця 6.

fм,(кГц)	10	100	200	300	...	900	1000
Uфп,(мВ)

3.7.4. Побудуйте графік U_фп=f(f_м) та зробіть вісновок.

3.8. Дослідження режиму фазової модуляції електрооптичного модулятора.

Якщо в схемі мал. 11 виконати юстирування ЕМ у відповідності з п. 3.5.1., то при цьому азимут кристала встановити _k0⁰ (или 90°) і потім на вхід ЕМ подати лінійну пилкоподібну напругу (мал. 13).

мал. 13

то в цьому випадку ЕМ працюватиме як оптичний модулятор фази, тобто здійснюватиметься зміна по лінійному закону фази оптичного випромінювання на виході ЕМ. Для дослідження цього режиму роботи ЕМ виконаєте наступний експеримент.

3.8.1. Зібрати схему мал. 14.

мал.14

С - світлоділитель;

3 - дзеркало;

ГПН - генератор пило образної напруги;

Л - лінза;

Д - точечна діафрагма.

Діаметр отвору діафрагми Д, встановленої перед ФП, рівний:

де  - довжина хвилі випромінювання лазера;  - кут між двома зондуючими пучками, фокусованими лінзою Л.

3.8.2. Включити: лазер, ЕМ, генератор пилкоподібної напруги, фотоприймач, осцилограф і аналізатор спектру.

3.8.3. Досліджуйте залежність частоти fм вихідного сигналу ФП від періоду пилкоподібної напруги Т що подається на вхід ЕМ, при цьому амплітудне значення цієї напруги має бути постійним і рівним U_/2. Частота f_м сигналу вимірюється за допомогою аналізатора спектру. Результати вимірів занести в таблицю 7.

Таблиця 7.

fм(кГц)
Т (мс)

Проаналізуйте результати вимірів і зробіть висновок.

4. Контрольні питання.

1. Які види модуляції лазерного випромінювання використовуються в лазерних системах?

2. У чому виявляється ефект двулучепреломленія в анізотропних оптичних кристалах?

3. Опишіть принцип дії електрооптичного модулятора.

4. У чому виявляється лінійний електрооптичний ефект Поккельса?

5. У чому виявляється квадратний електрооптичний ефект Керр?

6. Які електрооптичні кристали використовуються в лазерних модуляційних пристроях?

7. Опишіть роботу електрооптичного модулятора в режимі модуляції інтенсивності.

8. Опишіть роботу електрооптичного модулятора в режимі поляризаційної модуляції.

9. Опишіть роботу електрооптичного модулятора в режимі фазової модуляції . 10.

Як можна досліджувати електрооптичний модулятор як пристрій зрушення частоти лазерного випромінювання?