Магнитооптический модулятор света
Сущность изобретения: термостабильность магнитооптического модулятора на основе ферритового элемента из YaFesOia с катушкой, расположенной в кольцеобразной выточке в кристалле, достигается формированием цепи обратной связи из регулируемого источника напряжения, питающего задающий генератор модулятора. Причем управляющий сигнал формируется дополнительной катушкой связи, расположенной в той же выточке. Эффективность цепи обратной связи обусловлена тем, что термический коэффициент оптической модуляции монотонно зависит от термического коэффициента изменения коэффициента взаимоиндукции катушек связи и управляющей , 5 ил., 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si>s 6 02 F 1/09
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 Э
00
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4693322/25 (22) 11.04,89 (46) 23.04.92. Бюл. М 15 (75) А.Г.Черемухин, Г.С.Черемухин и Д.Г.Черемухин (53) 535.8(088.8) (56) Cooper R.W. Electron Application Bull.
1972, ч,31, М 4, р.244.
Радиотехника и электроника. 1970, т.15, М 2, с.326-364, (54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР
СВЕТА (57) Сущность изобретения: термостабильность магнитооптического модулятора на
Изобретение относится к оптико-электронному приборостроению, к модуляторам света.
Известен модулятор инфракрасного излучения,использующий эффект Фарадея в железоиттриевом гранате, в котором замыкание магнитного контура от поля одной катушки осуществлено подковообразной деталью из мягкой стали, Недостатками этого модулятора являются сравнительно большие управляющие токи и размеры, ограничение по верхней допустимой частоте модуляции света (менее
3 кГц) из-за нагрева стали вихревыми. токами, температурная зависимость модуляции света, Известен фарадеевский модулятор света, в котором управляющая катушка размещена в кольцевой выточке внутри кристалла железоиттриевого граната так, что замыкание магнитного потока происходит в самом кристалле, Ось катушки совпадает с направ„„. Ы„„1728841 А1 основе ферритового элемента из УЗРеБО1г с катушкой, расположенной в кольцеобразной выточке в кристалле, достигается формированием цепи обратной связи из регулируемого источника напряжения, питающего задающий генератор модулятора.
Причем управляющий сигнал формируется дополнительной катушкой связи, расположенной в той же выточке. Эффективность цепи обратной связи обусловлена тем, что термический коэффициент оптической модуляции монотонно зависит от термического коэффициента изменения коэффициента вэаимоиндукции катушек связи и управляющей, 5 ил„1 табл.
pm лением распространения света. На пути света установлены узкополосный фильтр, поляризатор, кристалл, анализатор. скрещенный с поляризатором.
Недостатком этого модулятора является температурная зависимость коэффициента модуляции света.
Целью изобретения является температурная стабилизация коэффициента модуляции светового потока.
Цель изобретения достигается тем, что в известном магнитооптическом модуляторе света, содержащем последовательно устаkoвленные узкополосный фильтр, скрещенные поляризатор и анализатор, между которыми введен магнитооптически активный кристалл с кольцевой внутренней выточкой, заполненной управляющей катушкой, подключенной к задающему генератору, во внутренней выточке кристалла размещена дополнительная катушка обратной связи, подключенная к регулируемому
1728841 блоку питания, соединенному с задающим генератором. Это стабилизирует в диапазоне температур коэффициент модуляции светового потока. Температурная стабилизация достигается изменением сигнала во второй катушке обратной связи и регулировкой управляющего тока в первой катушке, подключенной к задающему генератору.
На фиг. 1 приведена конструкция предлагаемого модулятора, на фиг. 2 — электрическая блок-схема модулятора; на фиг, 3— электрическая схема регулируемого блока питания и задающего генератора; на фиг. 4 — характеристика усилителя, входящего в состав регулируемого блока питания; на фиг. 5 — конструкция конкретного сердечника из железоиттриевого граната.
На пути света установлены узкополосный фильтр 1, поляризатор 2, магнитооптически активный кристалл из двух секций 3 и 4 с внутренними кольцевыми выточками в каждой, Выточки заполнены управляющей катушкой 5 и катушкой 6 обратной связи.
Далее установлен анализатор 7, скрещенный с поляризатором 2. Катушка 6 обратной связи подключена к регулируемому блоку 8 питания, соединенному с задающим генератором 9.
На фиг. 3 обозначены: диодный мост 10, входная клемма 11 усилителя 12 (микросхема К544УД1А), стабилитрон 13 (2С156А), резисторы 14 и 15 (например, по 10 к),резистор
16 (например, 1 к), выходная клемма 17 регулируемого блока питания, мультивибратор 18, эмиттерный повторитель 19.
На фиг, 4 обозначены; Uex — напряжение на клемме 11, U 17, Модулятор работает следующим образом. Фильтр 1 используется для повышения кратности модуляции света, так как удельное фарадеевское вращение зависит от длины волны света. При отклонении температуры кристалла и катушек 5 и 6 от исходной (комнатной) изменяются магнитные свойства кристалла и коэффициент передачи сигнала между катушками 5 и 6. Следовательно, в катушке 6 обратной связи изменяется сигнал. Обратная связь на восстановление уровня сигнала в катушке 6 идет через регулируемый блок 8 питания на задающий генератор 9. Проверка работы модулятора при разомкнутой обратной связи при изменении температуры проведена следующим образом, Излучение от полупроводникового лазера с излучаемой длиной волны света 1,35 мкм, сформированное линзой в слаборасхо5 55 дящийся пучок света, посылается через поляризатор, модулятор на железоиттриевом гранате (фиг, 5) и анализатор на германиевый фотодиод. Оси поляризатора и анализатора относительно развернуты на 45 . На двухлучевом осциллографе регистрируются сигналы от германиевого фотодиода и с катушки 6 обратной связи. В катушках 5 и 6 по двадцать витков провода. Управляющая катушка 5 эапитывается синусоидальным сигналом от звукового генератора. На цилиндрической поверхности железоиттриевого граната намотано три витка нихромовой проволоки диаметром 0,2 мм, Изменение температуры кристалла производится изменением тока через нихромовую проволоку. Результаты экспериментов представлены в таблице. Результаты свидетельствуют о хорошей корреляции сигнала от катушки 6 с коэффициентом модуляции света в зависимости от температуры кристалла, При указанных номиналах резисторов зависимость UBblx = f(UBx) приведена на фиг. 4, Числа витков обмоток 5 и 6 подбираются такими, что при комнатной температуре напряжение 0 х на клемме 11 и опорное напряжение со стабилитрона 13 равны 6 В. Поэтому на клемме 17 U»x = 6 B. Напряжение UBbIX с клеммы 17 является напряжением питания мультивибратора 18 и эмиттерного повторителя 19, т,е. именно величина Usx определяет амплитуду меандра на обмотке катушки 5, При изменении температуры амплитуда напряжения на обмотке 6 изменяется. Если вследствие этого напряжение U»< на клемме 11 понижается, то на клемме 17 напряжение Ue ix повышается, т.е, повышается амплитуда меандра на обмотке катушки 5. Это повышает напряжение на обмотке катушки 6 так, что U» становится равным напряжению на стабилитроне 13, Это устойчивое состояние, С помощью соотношения величин резисторов 14 и 15 обратная связь между обмотками экспериментально подбирается для конкретного сердечника 3 и 4, т.е. для конкретной зависимости характеристик модулятора от температуры. Мультивибратор может быть выполнен, например, на микросхеме К564АГ1. Преимуществами предлагаемого модулятора, помимо температурной стабилизации коэффициента модуляции, являются компактность оптической схемы и малое энергопотребление. Температурная стабильность модулятора позволяет повысить класс точности оптической измерительной аппаратуры, в которой он используется, 1728841 Формула изобретения Магнитооптический модулятор света, содержащий последовательно оптически связанные узкополосный фильтр, скрещенные поляризатор и анализатор, между которыми расположен магнитооптический активный кристалл УзЕе50 г с кольцеобразной внутренней выточкой, в которой расположена катушка, подключенная к задающему генератору, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения температурной ста5 бильности коэффициента модуляции света, во внутренней выточке кристалла размещена дополнительная катушка обратной связи, подключенная к регулируемому блоку питания, соединенному с задающим генера10 тором. 1728841 l ! 1 I7 чиР. 3 внх Фиг. 4 Фиг. 5 Составитель В,Коледов Техред М.Моргентал Корректор А,Осауленко Редактор И.Горная Заказ 1408 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
