Науково-дослідна лабораторія
оптичних і квазіоптичних досліджень
та розробки оптоелектронних пристроїв
інфокомунікаційних систем

Досягнення

ТЕХНОЛОГІЯ НАЙЕФЕКТИВНІШОГО ТА СТАБІЛЬНІШОГО ВИКОРИСТАННЯ КРИСТАЛІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ЕЛЕКТРО-, П’ЄЗО- ТА АКУСТО-ОПТИЧНИХ ПРИСТРОЇВ КЕРУВАННЯ ЛАЗЕРНИМ ВИПРОМІНЮВАННЯМ

Опис

Розроблена технологія передбачає:

Інноваційні аспекти та головні переваги

Запропонована технологія дає можливість суттєво підвищити ефективність впровадження та стабільність використання нових чи вже існуючих кристалічних матеріалів як робочих елементів пристроїв твердотільної оптоелектроніки, що працюють на принципах електро-, п’єзо- чи акустооптичної модуляції лазерного випромінювання. Для багатьох досліджених нами кристалів виявлено, що напрямки електричного поля, одновісного тиску, поляризації та поширення світла і акустичних хвиль, які забезпечують найбільші електро-, п’єзо- та акустооптичні параметри кристалічних матеріалів, загалом не збігаються з головними кристалофізичними осями. Так для найбільш ефективної геометрії, що відповідає глобальному максимуму п’єзооптичного ефекту з кутовими координатами Θ=42°, φ=30° та Θ=49°, φ=30°, отримано майже 5- та 4-кратне підвищення ефективності використання в п’єзооптичних перетворювачах кристалів ніобату літію та бета борату барію відповідно. Аналогічно для кристалів ніобату літію максимальна електроіндукована різниця ходу майже в 3 рази більша (для Θ=54°, φ=90°), а екстремальне значення параметра акусто-оптичної якості для ізотропної дифракції світла у 2,4 рази більше (для Θ=60°, φ=7°), порівняно з відповідними параметрами для стандартної геометрії прямих зрізів цих кристалів. Це дає можливість у стільки ж разів підвищити ефективність використання кристалів ніобату літію як робочих елементів відповідних пристроїв керування лазерним випромінюванням.

Крім того, використання кристалічних матеріалів в точці максимуму їх електро-, п’єзо- чи акустооптичного ефекту гарантує також і суттєве підвищення стабільності величини досліджуваного робочого параметру зразка, а отже і підвищення стабільності технічних характеристик відповідного пристрою.

Сфера застосувань

Розроблена технологія може бути успішно використана при розробці електро-, п’єзо- чи акустооптичних комірок для випадків, коли робочими елементами таких пристроїв є нові чи вже існуючі кристалічні матеріали. Крім того, результати розробки можуть бути впроваджені в тих галузях народного господарства, де використовуються кристалічні матеріали як чутливі елементи оптичних сенсорних пристроїв чи як складові частини в різних оптоелектронних та лазерних приладах, в різноманітному науковому чи промисловому устаткуванні, зокрема, для підвищення ефективності модуляції оптичного сигналу в сучасних інфокомунікаційних системах.

Стадія розробки

Діючі експериментвльні зразки, доступні для демонстрації, проведені лабораторні випробовування.

РОЗВИТОК ОПТИЧНОЇ ТА КВАЗІОПТИЧНОЇ (СУБ-ТЕРАГЕРЦОВОЇ) ТЕХНОЛОГІЙ ДЛЯ ХАРАКТЕРИЗАЦІЇ ОСНОВНИХ ФУНДАМЕНТАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ІЗОТРОПНИХ ТА АНІЗОТРОПНИХ МАТЕРІАЛІВ

Розвиток оптичної та квазіоптичної (суб-терагерцової) технологій для характеризації основних фундаментальних параметрів, а саме показників заломлення ізотропних та анізотропних матеріалів базується на розроблених та створених нами відповідних двох установках (загальний вигляд та схеми відповідних установок див. в розділі «Обладнання»).

Ця установка відповідає кращим світовим аналогам (чи навіть перевищує).

Основні переваги створених установок:

  1. спрощення процесу вимірювання та обробки експериментальних даних, що гарантує підвищення точності вимірюання показника заломлення;
  2. автоматизація, що забезпечує швидкий експрес-аналіз за показниками заломлення плоско-паралельних зразків із оптичних матеріалів з високою точністю;
  3. можливість здійснення неруйнівного контролю, який забезпечує повну відповідність вимірювальних параметрів зразків при їх подальшому практичному застосуванні;
  4. можливість вимірювання всіх показників заломлення анізотропних середовищ, в т.ч. для одновісних та двовісних кристалів будь-якого класу симетрії на одному зрізі, тим самим економлячи дорогий кристалічний матеріал;
  5. можливість визначення дисперсії коефіцієнтів оптичної рефракції шляхом застосування декількох джерел когерентного випромінювання.

Теоретично розрахована похибка визначення показників заломлення на оптичній експериментальній установці становить 3.5x10-6=0.0000035. На основі експерименту отримано: n0=2.2868±0.0002, ne=2.2032±0.0002 - для кристалів LiNbO3 та n0=1.5436±0.0005, ne=1.5527±0.0005 - для кристалічного кварцу.

Галузі використання

Запропонована установка може бути успішно використана як для наукових досліджень, так і для неруйнівних експрес-вимірювань показників заломлення плоско-паральних пластин iз ізотропних та анізотропних матеріалів у промислових лабораторіях чи на виробництві тих підприємств та фірм, які займаються вирощуванням кристалів та створенням на їх основі оптоелектронних пристроїв.

ЗАВЕРШЕНА НАМИ РОЗРОБКА В РАМКАХ ПОПЕРЕДНІХ ГРАНТІВ

На основі розробленої технології підвищення ефективності використання анізотропних матеріалів твердотільної оптоелектроніки спроектовано та виготовлено експериментальний зразок високо-ефективної акустооптичної комірки для модуляції потужного вхідного інформаційного сигналу для волоконно-оптичної системи передачі інформації.

Високоефективна акустооптична комірка для керування потужним лазерним випромінюванням

Як матеріал акустосвітлопроводу використано кристалічний зразок LiNbO3:MgO, вирощений, вирізаний і оброблений на НВП “Карат”. Орієнтація зразка вибрана згідно із знайденою найбільш ефективною геометрією акустооптичної взаємодії, що забезпечує більш, ніж вдвічі вище значення параметра акустооптичної якості, порівняно із традиційно вживаною акустооптичною геометрією. Світлове вікно комірки має розміри 6x9 мм2.