многопозиционный поляризационный дефлектор

Формула изобретения

Многопозиционный поляризационный дефлектор, содержащий последовательность из m_x и m_y двоичных дефлекторов x- и y-отклонения и фокусирующую линзу на входе устройства, отличающийся тем, что в устройство введено m 1 телескопических элементов и m 1 дополнительных переключателей поляризации луча, при этом m_x- и m_y-двоичные дефлекторы x- и y-отклонения выполнены на определенных участках двух двулучепреломляющих элементов x- и y-отклонения соответственно, заключенных между двумя группами телескопических элементов с двукратным увеличением, оптические оси которых повернуты на 180^o взаимно перпендикулярными отражающими поверхностями, а перед каждым телескопическим элементом и на выходе устройства установлены дополнительные переключатели поляризации луча.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройствам дискретной пространственной коммутации оптического луча и может быть использовано в системах хранения и обработки информации.

Известен двухкоординатный поляризационный дефлектор, выполненный из двух последовательно расположенных блоков одномерного отклонения, отклоняющих луч в ортогональных направлениях, между которыми расположена фокусирующая линза (А. А. Акаев, С.А. Майоров. Оптические методы обработки информации. Высшая школа, 1988, с. 56-57, рис. 3.5).

Блоки одномерного отклонения выполнены в виде последовательности одинаково ориентированных двоичных дефлекторов, каждый из которых состоит из двулучепреломляющего элемента и расположенного перед ним переключателя поляризации луча, причем толщина двулучепреломляющих элементов в двоичных дефлекторах последовательно увеличивается в два раза по сравнению с предыдущим (см. там же, рис. 3.4).

Недостатком известного устройства является сложность изготовления оптически однородных крупногабаритных двулучепреломляющих элементов.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому устройству является поляризационный дефлектор, содержащий фокусирующую линзу на выходе устройства и последовательность двоичных дефлекторов, состоящих из переключателя поляризации луча и двулучепреломляющего элемента, причем толщина двулучепреломляющих элементов в каждом последующем двоичном дефлекторе меньше предыдущего в два раза (пат. США, N 3499700, кл. 350-150, 1970).

Недостатками известного устройства являются большое количество двулучепреломляющих элементов разной толщины и разной ориентации оптических осей, большие габариты, сложность изготовления оптически однородных крупногабаритных двулучепреломляющих элементов, повышенное поглощение и дифракционное рассеяние в них, приводящее к снижению разрешающей способности.

Задача изобретения состоит в повышении разрешающей способности устройства, упрощении схемного решения, уменьшении габаритов и повышении технологичности изготовления.

Указанная задача решается тем, что в многопозиционный поляризационный дефлектор, содержащий последовательность из m_x и m_y двоичных дефлекторов x и y-отклонения и фокусирующую линзу на входе, введено m-1 телескопических элементов и m-1 дополнительных переключателей поляризации луча, при этом m_x и m_y двоичные дефлекторы x и y-отклонения выполнены на определенных участках двух двулучепреломляющих элементов x и y-отклонения, соответственно, заключенных между двумя группами телескопических элементов с двухкратным увеличением, оптические оси которых повернуты на 180^o взаимно перпендикулярными отражающими поверхностями, а перед каждым телескопическим элементом и на выходе устройства установлены дополнительные переключатели поляризации луча.

Предлагаемое устройство может содержать любое количество двоичных дефлекторов по x и y-координатам. Для упрощения на схеме фиг. 1 представлен многопозиционный поляризационный дефлектор, содержащий три двоичных дефлектора 1,2,3 х-отклонения и три двоичных дефлектора 4,5,6 y-отклонения.

Заявляемый дефлектор выполнен в виде двух двулучепреломляющих элементов 7,8 х- и у-отклонения, соответственно, переключателей поляризации луча 9-17, расположенных над и под определенными участками поверхности двулучепреломляющих элементов, заключенных между двумя группами телескопических элементов 18,19, выполненных на линзах 20, 21 и 22, 23, оптические оси которых повернуты на 180^o отражающими поверхностями 24,25 и 26,27 соответственно. На входе устройства установлена фиксирующая линза 28, которая, с учетом всех оптических элементов и расстояний между ними, фиксирует входной плоскополяризованный луч 29 в выходной плоскости 30 дефлектора.

Работа устройства заключается в следующем. Входной плоскополяризованный луч 29, падая на фокусирующую линзу 28, преобразуется в сходящийся пучок, который, проходя через двоичный дефлектор I х-отклонения и двоичный дефлектор 4 у-отклонения при чередовании управляющих сигналов на переключателях поляризации луча 9 и 10, смещается или проходит без смещения в двулучепреломляющих элементах 7, 8, формируя двухкоординатный растр первого порядка, содержащий четыре позиции (фиг. 2), причем плоскость поляризации луча растра в двух позициях I,III (см. таблицу) ориентирована по оси у, а в двух других II, IV по оси х. Переключатель поляризации II поворачивает плоскость поляризации луча, находящегося в позициях II и IV на 90^o при чередовании управляющих сигналов на нем в соответствии с таблицей и не поворачивает плоскость поляризации луча в позициях I и III, что исключает переполяризацию луча при отражении от отражающих поверхностей 24 и 25. Расстояние между позициями растра первого порядка на выходе телескопического элемента 18 в два раза больше, чем на входе его, тогда как диаметр луча, сходящегося после фокусирующей линзы 24, уменьшается. Между позициями растра первого порядка, увеличенного телескопическим элементом 18, образуется свободное пространство-вакансии.

Пройдя телескопический элемент 18, сходящийся плоскополяризованный луч 29, находящийся в определенный момент времени в одной из позиций увеличенного растра первого порядка, падает на двоичные дефлекторы 5 и, затем, 2, где, в зависимости от управляющих сигналов на переключателях поляризации 14,13, либо смещается на шаг выходного растра по x-y-координатам, либо проходит без смещения в двулучепреломляющих элементах 8 и 7, заполняя образовавшиеся вакансии. На выходе двоичного дефлектора 2 формируется двухкоординатный растр второго порядка, содержащий 16 позиций, в восьми из которых плоскость поляризации луча ориентирована в х-направлении, в других восьми в y-направлении. Переключатель поляризации 12, аналогично, ориентирует плоскость поляризации луча во всех позициях растра в y-направлении, что, также, предотвращает переполяризацию луча при отражении на отражающих поверхностях 26 и 27 телескопического элемента 19, в котором растр второго порядка расширяется в два раза, образуя вакансии между позициями. Заполнение вакансий и формирование растра третьего порядка осуществляется двоичными дефлекторами 3,6 при чередовании управляющих сигналов на переключателях поляризации 15, 16. Переключатель поляризации 17 ориентирует плоскость поляризации луча в выходной плоскости 30 по определенному закону.

Таким образом, описанный многопозиционный поляризационный дефлектор с телескопическим расширением промежуточных растров позволяет использовать во всех двоичных дефлекторах х и y-отклонения двулучепреломляющие элементы одинаковой толщины, соответствующей шагу выходного растра, а использование различных участков поверхности двулучепреломляющих элементов позволяет сократить их количество в устройстве до одного на каждую координату, в результате чего устраняется необходимость изготовления весьма трудоемких крупногабаритных двулучепреломляющих элементов, уменьшаются габариты и упрощается устройство.