Магнитооптический модулятор света
О П И С А Н И Е 408256
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
М. Кл. 6 02f 1 22
Заявлено 02.XI.1971 (№ 1711117/26-25) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 10.XI I.1973. Бюллетень № 47
Дата опубликования описания 1О.IV.1974
Государственный комитет
Совета Министров СССР оо делам изооретений и открытий
УДК 535.8(088.8) 1
ФИ 3"""
Авторы изобретения
М. В. Четкин, Ю. С. Дидосян и A. Я, Червоненки
Заявитель Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТОР СВЕТА
Изобретение относится к оптике, в частности к магнитооптическим устройствам для модуляции излучения лазеров и тепловых источников, и может быть использовано в оптических линиях связи и передачи информации.
Известные фарадеевские модуляторы на ферритах-гранатах работают в инфракрасной области и не работают в видимой области спектра и требуют управляющих магнитных полей порядка ста эрстед.
Известны также модуляторы на ортоферритах, работающих в видимой области спектра, принцип действия которых основан на пульсации цилиндрических доменов в пластине, вырезанной перпендикулярно к оси слабого фер ром а гнетизм а — оси с.
Однако известные модуляторы характеризуются большими потерями. (Через систему поляризатор-анализатор проходит не более 1/100 доли света источника; столь значительные потери энергии излучения обусловлены большим двупреломлением ортоферритов вдоль направлений, не совпадающих с оптическими осями. Большая величина двупреломления приводит к тому, что при распространении света вдоль оси с невозможна, строго говоря, реализация эффекта Фарадея и наблюдаемое изменение интенсивности проходящего света пе превышает нескольких процентов).
Кроме того, для разных длин волн падающего излучения необходимо изготавливать пластины ортоферритов различной толщины, иначе при изменении длины волны модуляция будет быстро уменьшаться и, в частности, становиться нулевой.
Целью изобретения является снихкение oIIтических потерь, уменьшение управляющих мощностей и увеличение рабочего диапазона
10 частот.
Для этого в модуляторе пластина из ортоферрита выполнена с оптической осью, нормальной к плоскости пластины, а полосовые домены в пластине ориентированы параллель15 но градиенту внешнего постоянного магнитного поля.
Изобретение пояснено чертежами.
На фиг. 1 приведена кристаллографическая ориентация пластины ортоферрита; на фиг.
20 2 — условия создания подвижных клиповидных доменов в пластине ортоферрита; на фиг. 3 приведена принципиальная схема модулятора.
Магнитооптический модулятор света содep25 жит источник излучения 1 (например, лазер с длиной волны излучения 1=0,63 лкп), поляризатор 2, собирающие линзы 3 и 4, токопровод для модулирующего сигнала 5, пластина ортоферрита 6, клиновидный домен 7 (а и
30 б †д положения домена для разных зна35
45 чений модулирующего сигнала), домен 8 с противоположно направленным магнитным моментом, поворотный механизм 9, анализатор
10, приемник излучения 11.
Из монокристалла ортоферрита вырезают пластину в плоскости, нормальной к оптической оси. Оптическая ось в диспрозиевом ортоферрите лежит в плоскости Π— с и при
1=0,63 мкм составляет с осью с угол 52 . В такой пластине в отсутствие внешнего поля образуется система параллельных полосовых доменов, направление которых совпадает с проекцией оси с на плоскость пластины (см. фиг. 1). Если такую пластину поместить в постоянное магнитное поле с градиентом, совпадающим по направлению с полосовыми доменами (см. фиг. 2) в пластине образуются специфические клиновидпые домены, имеющие весьма высокую подвижность вдоль проекции оси с. Это объясняется анизотропией магнитных свойств в пластине ортоферрита, вырезанной под углом к плоскости а — b. Наложение крайне малых, порядка эрстенда, модулирующих полей позволяет создавать возвратно-поступательное движение клиновидного домена.
Модулятор работает следующим образом.
Луч света от источника 1, пройдя через поляризатор 2, становится линейно-поляризованным и посредством линзы 3 фокусируется на определенный (порядок 10 мкм) участок ортоферрита, который под воздействием переменного магнитного поля токопровода 5 становится попеременно занятым то доменом 7, то доменом 8. После прохождения через пластину ортоферрита первоначальная поляризация излучения благодаря эффекту Фарадея оказывается повернутой на некоторый угол, величина которого зависит от толщины пластины, а знак — от направления магнитного момента домена. Анализатор 10 установлен таким образом, чтобы полностью гасить свет одной поляризации и пропускать излучение другой поляризации, которое затем линзой 4 фокусируется на приемник излучения 11.
Зо
Ц
Положение оптической оси ортоферритои различно для различных длин волн излучения: при Х= — 0,63 мкм оптическая ось диспрозиевого ортоферрита составляет с осью с угол 52, при Х= 1,15 мкм — угол 47, при Х=1,8 мкм—
45,5 . С дальнейшим ростом длины волны дисперсия уменьшается и в интервале 1,8—
3,39 мкм положение оси изменяется менее чем на 0,5 . Поворотный механизм 9, ось вращения которого совпадает с кристаллографической осью а, дает возможность направлять оптическую ось ортоферрита вдоль луча света при различных длинах волн излучения, причем угол поворота не зависит от толщины пластины.
Стопроцентная глубина модуляции при
1=0,63 мкм достигается использованием диспрозиевой пластины толщиной 110 мкм и оптические потери определяются исключительно коэффициентом поглощения ортоферрита, т. е. на два порядка ниже, чем в известных типах модуляторов. Независимое управление большим количеством клиновидных доменов может обеспечить создание сложных магнитооптических систем типа видеотелефона. Помещение пластины ортоферрита со множеством клиновидных доменов в однородное переменное магнитное поле позволяет модулировать несфокусированный поток света на частотах до 10 гц.
Предмет изобретения
Магнитооптический модулятор света, содержащий пластину из ортоферрита, источник света, линзы, поляризатор, анализатор, источники внешних переменного и постоянного магнитных полей, приемник излучения, отличающийся тем, что с целью снижения оптических потерь, уменьшения управляющих мощностей и увеличения рабочего диапазона частот, в нем пластина ортоферрита выполнена с оптической осью, нормальной к плоскости пластины, а полосовые домены в пластине ориентированы параллельно градиенту внешнего постоянного магнитного поля.
408250
Ф1/г 3
Составитель В. Зверев
Техред А. Камышникова
Корректор Л. Орлова
Редактор Ф. Хлебников
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 794/12 Изд. ¹ 327 Тираж 55! Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, )К-35, Раушская паб., д. 4/5
