Ячейка фарадеевского модулятора света

 

О П И С А Н И Е (,ц o)g4g

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

СОюз Советск <х

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 24.12.73(21} 1980431/25 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет (43) Опубликовано 15.07.76Бюллетень № 26 (45) Дата опубликования описания 20.09.76 (51) № Кл е г-02 И 1/22

Государственный комитет

Соввта Министров СССР оо делам изобретений н открытнй (53) УДК621.376. . 223; 621. 375, . 826(088.8) В. В. Васильев (72) Автор изобретения

) (I

/

/ (71) Заявитель (54) ЯЧЕЙКА ФАРАДЕЕВСКОГО МОДУЛЯТОРА СВЕТА

Изобретение относится к устройствам для модуляции света с использованием магнитного вращения плоскости поляризации.

Известна электрооптическая ячейка модулятора, работаюшая на квадратичном электрооптическом эффекте Керри, Форма такой ячейки обеспечивает увеличение пути светового луча в ней благодаря многократному полному внутреннему отражению света.

Недостатком формы такой ячейки явля- ð ется недостаточная чувствительность ее, .когда ячейка, изготовленная из лгагнптооптического материала, используется в магнитооптическом модуляторе или измерителе магнитного поля. При магнитооптическом эф— фекте модулируется только световой поток, направление распространения которого параллельно вектору магнитного поля Й B такой ячейке луч света проходит путь одинаковой длины как в направлении, параллель- gp ном вектору H так и перпендикулярном ему.

Это и уменьшает эффективность ячейки.

Кроме того, в указанной ячейке использу— ется только один слой кристалла, т. е. световой луч распространяется только в одной плоскости. Другим недостатком такой формы ячейки является сложность юстировки оптической системы, включающей в себя данную ячейку при использовании ее совместно с другими оптическими приборами и эл ментами, так как лучи, входящий в ячейку и выходяшнй из нее, сдвинуты один относительно другог о на сравнительно большое расстояние.

Для повышения чувствительности и упрош ция юстировки оптической системы предлагаемая ячейка фарадеевского модулятора свата изготовлена в виде призмы из магнитооптического материала, основание которой представляет собой прямоугольник, к двум противолежагцим сторонам которого прилегают две равнобедренные трапеции с о углами при основании, равными 45, большее основание одной из трапеций совпадает с соотвегству:.гшей стороной прямоугольника н равной ей, а большее основано второй трапеции совпадает с противолежащей стороной прямоугольника таким образом, что эт0 основание выступает на величину, равную разности больших оснований и рав521545 ную двойному диаметру выходящего светового пучка, причем выступающая часть второй трапеции отсечена прямой, проходящей через вершину прилегающего к ней угла прямоугольника и параллельной стороне этой трапеции, противолежащей выступающей части, а ширина граней призмы, проходящих через меньшие основания упомянутых трапе, ций, равна этим основаниям и диаметру выходящего светового пучка, при этом упо- . Ið мянутые грани призмы находятся в оптическом контакте с гранями входной и выходной прямых призм, контатирующие грани которых проходят через большие основания трапеций, повторяющих форму упомянутых )5 равнобедренных трапеций и являющихся ос, нованиями входной и выходной призм.

На фиг. 1 приведены различные проекции фазовой ячейки на фиг. 2 — ее общий,® вид.

Ячейка выполнена в виде прямой призмы.

Основание призмы представляет собой прямоугольник ГЦР 1. К двум противолежащим сторонам его прилегают равнобедренные трапеции с углами при основании 4,э, Больо шее основание 1F одной трапеции HGVI совпадает и равно стороне 1F прямоугольнйка. Большее основание ЕО второй трапеции

ЛВОГ совпадает со стороной ED прямоуголь-ЗО ника. При этом вершина прямоугольника E совпадает с вершиной второй трапеции.

Большее основание ЕО второй трапеции

AB0l" больше основания 1Р первой трапеции па величину, равную двойному диаметру выходящего светового пучка, Причем выступающая часть второй трапеции ABOE отсечена прямой QC, параллельной стороне

AE этой же трапеции. Таким образом, усеченная вторая трапеция в основании пред- 40 ставляет собой пятиугольник ABCDE. Величина ширины граней, проходящих через малые основания АВ и Н Ь трапеций, равна диаметру с выходящего пучка света.

Эти грани ЛВ ВА и Н& 6)-1 соответст- 5 венно находятся в оптическом контакте с гранями входной и выходной прямых призм с высотами, равными и . На виде справа (фиг. 1), где показаны основания призм, т.А-, - 1 это трапеция льНН и усеченная трапеция 59

A ALNN . Они повторяют формы уже эписанных выше трапеций и параллельны граI ни ЕЕ .й основной призмы. На фиг. 1 (вид прямо) стрелками показано прохождение светового пучка внутри фазовой ячей- 55 ки. Видно, как за счет многократных полных внутренних отражений происходит увеличение длины пучка света в ячейке, На этой же фигуре (вид справа) показано, как луч света благодаря входной и выходной приз-60 мам, испытав многократное полное внутрен- нее отражение в одном слое призмы, равном по высоте ц, переходит во второй слой и т. д., пока полностью не будет использован весь объем призмы.

Данная геометрическая форма ячейки дает, возможность сделать так, чтобы луч выходил из пртузмы на той же:грани, куда он и входит Это возможно когда призма изготовлена для луча с диаметром, равным

d, а используется ппя пучка с диаматром

MeHblllHM d., и при этом пучок ихопит и призму не по центру входной грани, а сдвинут относительно него на некоторое расстояние.

На фиг. 1 и 2 ясно видно, что длина пути луча света вдоль продольной оси призмы, параллельной вектору Д увеличена на величину (к-1) (vl -1)f где к, И вЂ” число диаметров выходного светового луча, укладывающихся в высоте призмы и в ее поперечном размере, соответственно; (-длина прямого параллелепипеда, основание которого — прямоугольник. К этому числу необходимо добавить длину хода луча в боковых призмах в. (к-1) слое. При этом ось луча света, выходящего из ячейки, смен..ена на расстояние 32< относительно ч оси входящего луча. ( а

Предлагаел ая ячейка может быч ь применена в магнитооптическом модуляторе света или в измерителе магнитного поля в качестве активного элемента. Если такую ячейку изготовить из электрооптического материала и связать ее с элементами электрооптических модуляторов, уже выпускаемых промышленностью, то это может значительно увеличить их эффективность.

Формула изобретения

Ячейка фарадеевского модулятора света, состоящая иэ призмы, обеспечивающей многократное полное внутреннее отражение света, отличающаяся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения юстировки оптической системы, включающей в себя данную ячейку, основание призмы, изготовленной из магнитооптичеси кого материала, представляет собой прямоугольник, к двум противолежащим сторонам которого прилегают две равнобедренные трао пеции с углами при основании, равными 45, большее основщие одной из этих трапеций совпадает с соответствующей стороной прямоугольника и равно ей, а большее основание второй трапеции совпадает с противо521545

Фиг. 1 ал ill tll "Патент", г. Ужгород, ул. 11роектная, 4.

Фиг 2 лежащей стороной прямоугольника таким образом, что это основание выступает на велич««««у, равную разности больших основа«ей и равную двойл диаметру выходного светового лучка, причем выступающая часть второй трапеции отсечена прямой, проходящей через вершину прилегающего к ней угла прямоугольника и параллельной стороне этой трапеции, противолежащей выступающей части, а ширина граней призмы, проходящих через меньшие основания упомянутых трапеций, равна этим основаниям и диаметру выходящего светового пучка, при этом упомянутые грани призмы находятся в оптическом контакте с гранями входной и выходной прямых призм, контактирующие грани которых проходят через большие основания трапеций, повторяющих форму упомя1 ,нутых равнобедренных трапеций и являющихся основаниями входной и выходной призм. °. I ,! . !; к ), 1 74 /,.з 1 7 Т««ра««; О «3 Г1одписноэ