Discrete and Continuous Models and Applied Computational Science

2658-46702658-7149

Peoples' Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)

18371

10.22363/2312-9735-2018-26-2-176-182

Modeling and Simulation

Математическое моделирование

Research Article

Device for Periodic Modulation of Laser Radiation

Устройство для периодической модуляции лазерного излучения

Komotskii

V A

Комоцкий

Владислав Антонович

professor, Doctor of Technical Sciences, professor of Institute of Physical Researches and Technologies of Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN university)

профессор, доктор технических наук, профессор Института физических исследований и технологий РУДН

komotsky_va@rudn.university

Sokolov

Yu M

Соколов

Юрий Михайлович

Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Head of laboratory of Institute of Physical Researches and Technologies of Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN university)

кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией Института физических исследований и технологий РУДН

sokolov_yuri@mail.ru

Suetin

N V

Суетин

Никита Владимирович

Engineer of Institute of Physical Researches and Technologies of Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN university)

инженер Института физических исследований и технологий РУДН

ponama911@gmail.com

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN university)Российский университет дружбы народов

15122018

262

VOL 26, NO2 (2018)

ТОМ 26, №2 (2018)

17618221042018

2018

Komotskii V.A., Sokolov Y.M., Suetin N.V.

Комоцкий В.А., Соколов Ю.М., Суетин Н.В.

http://creativecommons.org/licenses/by/4.0

https://journals.rudn.ru/miph/article/view/18371

In this paper we consider a new type of mechanical device for periodic modulation of laser radiation. The modulating unit consists of two phase diffraction gratings with a rectangular profile, one of which moves relative to the other. The output beam of radiation in this device can be either a zero-order beam of diffraction, or one of the first orders of diffraction. The results of numerical simulation of output waveforms are presented. In the first order, we obtain a sinusoidal form of output power modulation with an efficiency of up to 40 percent. Optimal parameters of the phase diffraction gratings are calculated. Modulation produced in the zero order of diffraction has an impulse form with an efficiency of about 80-90 percent. The specific shape of the pulses in the zero order of diffraction depends on the distance between the two gratings. The results of numerical calculations and experimental studies are in good agreement. A special advantage of this type of modulator is the possibility of increasing the frequency of mechanical modulation of the laser beam to hundreds of kHz. The results of experimental studies of the characteristics of the scheme under consideration are presented. The device makes it possible to obtain modulation frequencies up to hundreds of kHz with a harmonic waveform in the first orders of diffraction and periodic pulses in the zero order.

В настоящей работе рассматривается новый тип механического устройства для периодической модуляции лазерного излучения. Модулирующий блок состоит из двух фазовых дифракционных решёток с прямоугольным профилем, одна из которых перемещается относительно другой. Выходным пучком излучения в этом устройстве может быть либо пучок нулевого порядка дифракции, либо один из первых порядков дифракции. Приводятся результаты численного моделирования форм выходных сигналов. В первом порядке мы получаем синусоидальную форму модуляции выходной мощности с эффективностью до 40 процентов. Рассчитаны оптимальные параметры фазовых дифракционных решёток. Модуляция, производимая в нулевом порядке дифракции, имеет импульсную форму с эффективностью около 80-90 процентов. Конкретная форма импульсов в нулевом порядке дифракции зависит от расстояния между двумя решётками. Результаты численных расчётов и экспериментальных исследований находятся в хорошем согласии. Особым преимуществом этого типа модулятора является возможность увеличения частоты механической модуляции лазерного луча до сотен кГц. Приводятся результаты экспериментальных исследований характеристик рассматриваемой схемы. Устройство позволяет получать частоты модуляции до сотен кГц с сигналом гармонической формы в первых порядках дифракции и периодическими импульсами в нулевом порядке.

modulation of a laser beaman optical modulatordiffraction gratingsdouble diffraction on phase gratings

модуляция лазерного пучкаоптический модулятордифракционные решёткидвойная дифракция на фазовых решётках

V. A. Komotskii, Yu. M. Sokolov, N. V. Suetin, Laser Beam Modulation Using Corner Reflector and Deep Diffraction Grating, Journal of Communications Technology and Electronics 62 (7) (2017) 822-826. doi:10.1134/S1064226917070063.

Комоцкий В. А., Соколов Ю. М., Суетин Н. В. Модуляция лазерного пучка с применением уголкового отражателя и глубокой дифракционной решётки // Радиотехника и электроника. — 2017. — Т. 62, № 7. — С. 717–722. — DOI: 10.7868/S0033849417070063.

V. A. Komotskii, Yu. M. Sokolov, Analysis of the Intensities of Diffractional Orders in Optical Scheme Based on Two Phase Diffraction Gratings, Bulletin of Peoples’ Friendship University of Russia. Series: Physico-Mathematical Sciences 1 (2006) 90-95.

Комоцкий В. А., Соколов Ю. М. Анализ интенсивностей дифракционных порядков в оптической схеме на основе двух фазовых дифракционных решёток // Вестник РУДН. Серия: Физико-математические науки. — 2006. — Т. 1. — С. 90–95.

V. A. Komotskii, Yu. M. Sokolov, E. V. Basistyi, Depth measurement of the periodic grooved reflectors of surface acoustic waves using the laser probing, Journal of Communications Technology and Electronics 56 (2) (2011) 220-225. doi:10.1134/S1064226910121125.

Комоцкий В. А., Соколов Ю. М., Басистый Е. В. Метод измерения глубины периодических рельефных отражателей поверхностных акустических волн лазерным зондированием // Радиотехника и электроника. — 2011. — Т. 56, № 2. — С. 243–248. — DOI: 10.1134/S1064226910121125.