183727. lajstromszámú szabadalom • Tápforrás, célszerűeen fegyverzettel ellátott kvarckristályból és a kvarckristályhoz akkuszttikai kontaktálással egyesített amorf kvarcból álló összetett rezonátor táplálására fénymodulátorhoz
1 183 727 2 A találmány tárgya tápforrás, célszerűen fegyverzettel ellátott kvarckristályból és a kvarckristályhoz akusztikai kontaktálással egyesített amorf kvarcból álló összetett rezonátor táplálására fénymodulátorhoz. Mint ismeretes, a fény polarizációjának és intenzitásának vezérlése igen nagy jelentőséggel bír az alkalmazott optika és méréstechnika számos területén. Erre szolgál a fény modulációjára alkalmas Pockelsvagy Kerr-cella, mely a polarizációt elektromos tér hatására változtatja. A polarizáció változását ezekben a cellákban az elektromos tér által indukált optikai anizotrópia változása hozza létre az aktív anyagban. Az aktív anyagként alkalmazható egykristályok azonban, mint például a kálium dihydrophosphate — KDP —, vagy ammónium dihydrophosphate — ADP — igen drágák a hosszú idejű és precíz technológiát igénylő növesztésük miatt. Ezen kívül a cellák gerjesztéséhez nagy feszültség szükséges, mely eléri a néhány kilovoltot, ami szintén drágítja az ilyen modulátorokat és korlátozza alkalmazásukat. A széles spektrális tartományban használható magas hatásfokú polarizációs fénymodulátor, mely olcsó alapanyagokból előállítható (3097/80. sz. magyar szabadalmi bejelentés) az említett hátrányokat megszünteti, ugyanakkor ezen fénymodulátor hosszú idejű stabilitását biztosító táplálását az ismert generátor nem biztosítja. A nagymértékű frekvencia és amplitúdóstabilitás az emlitett fénymodulátorban igen fontos ahhoz, hogy a fénymodulátor összetett rezonátorában, mely egy X-metszetű kvarckristályhoz akusztikailag kontaktált amorf kvarcból áll, a modulációt létrehozó stabil akusztikai álló hullám alakuljon ki. Az akusztikai állóhullám kialakulása és amplitúdója egy ilyen rezonátorban igen erősen függ a vezérlő feszültségtől és ennek frekvenciájától, mivel az összetett rezonátor magas jósági tényezője szűk sávú rezonanciát eredményez. A fénymodulátor nagy modulációs mélységének biztosításához 80—100 V amplitúdójú meghajtó jel szükséges, ami az ismert generátorok alkalmazásával nem biztosítható. A különböző méretű és konfigurációjú modulátorok rezonancia-frekvenciája az igényektől függően 20—250 XHz között lehet, ezért célszerű, ha a tápforrás átfedi ezt a tartományt. Az ismert tápegység, például a G3—33 típusú generátor, mely kísérleteink szerint erre a célra a leginkább megfelel, egy oszcillátorból, erősítőből és végerősítőből áll. Ez az ismert berendezés nem biztosítja a kellő frekvencia és amplitúdóstabilitást, így az ezzel táplált fénymodulátor a hosszú ídpjű stabilitás szempontjából nem megfelelő. Ezenkívül az ismert generátor kimenő feszültségének a változtatása nem felel meg az üzemi követelményeknek, mert a tápfeszültség változtatása visszahat az összetett rezonátort tápláló frekvenciára. Az állóhullám kialakulásához az összetett rezonátorban ily módon minden alkalommal kézzel kell beállítani a szükséges rezonancia-frekvenciát (mivel a generátor frekvenciabeállása nem elég pontos). A találmánnyal célunk a fentiekben vázolt valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése és olyan tápforrás kialakítása, amely maradéktalanul biztosítja az összetett rezonátor táplálásához szükséges frekvencia- és amplitúdó stabilitás követelményeit és automatikusan beáll az összetett rezonátor állóhullámának kialakulásához szükséges frekvenciára. A találmánnyal megoldandó feladatot ennek megfelelően olyan tápforrás kialakításában jelöltük meg, amely alkalmas célszerűen kontaktusokkal ellátott X- metszetű kvarckristályból és a kvarckristályhoz akusztikai kontaktálással egyesített amorf kvarcból álló összetett rezonátor táplálására fénymodulátorhoz-A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha a tápforrás frekvenciáját meghatározó oszcillátort az összetett rezonátor képezi, azaz a végerősítő kimenetét az oszcillátorból és egy kondenzátorból álló visszacsatoló hálózaton keresztül a tápforrás bemenetére vezetjük. A találmány szerinti tápforrás tehát olyan ismert tápforrás továbbfejlesztése, amely oszcillátorból, erősítőből és végerősítőből áll. A továbbfejlesztés, vagyis a találmány abban van, hogy az összetett rezonátor, melyben a rezonancia frekvencián nagy fázistolás jön létre, a tápforrás frekvenciáját meghatározó oszcillátorát képezi és közvetlenül a végerősítő kimenetére csatlakozik. Az erősítő egy kétfokozatú erősítő, amely tartalmazza a megfelelő szabályozó áramköröket és biztosítja a szükséges erősítés jelentős részét. Ennek az erősítőnek a bemenete az összetett rezonátor és a vele sorba kapcsolt kondenzátor közös fegyverzetével van összekötve. A találmányt részletesebben rajz alapján ismertetjük, melyen a találmány szerinti tápforrás egy kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon az 1. ábra az összetett rezonátor helyettesítő kapcsolását, a 2. ábra a találmány szerinti tápforrás blokkdiagramját; a 3. ábra az erősítő egy példakénti kiviteli alakját; a 4. ábra a fázisszabályozó áramkör vektordiagramját, az 5. ábra a végerősítő egy példakénti kiviteli alakját; a 6. ábra a stabilizált tápegység egy példakénti kiviteli alakját; a 7. ábra a találmány szerinti tápforrás egy példakénti kiviteli alakját; a 8. ábra a moduláló teljesítmény függvényében a fér.ymodulátor modulációs mélységét mutatja. A rajzon azonos hivatkozási számok hasonló részleteket jelölnek. Az egyes áramkörök kimenetét az ábécé kisbetűivel jelöltük. Az összetett rezonátor helyettesítő kapcsolását az 1. ábra szemlélteti. Az összetett rezonátor optikai szempontból optimális konfigurációja azt eredményezi, hogy elektromos jellemzőiben eltér a szokványos kvarc oszcillátorokban használatos kristályoktól. Kísérleteink alapján megállapítottuk, hogy a hozzávezetéí Co kapacitásának impedanciája a rezonanciafrekvencián összemérhető az összetett 14 rezonátor Zs soros rezonanciaimpedanciájával. A rezonátor impedanciája Laplace transzformáltjára a következő adódik: _ 1 . P2(<z>s2+ P)Qsüjs+ 1 pCu[l I ] P (^p + pjOptUp — 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
