SU1336765A1 - Магнитооптический переключатель оптических каналов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптике И мажет быть использовано в системах оптической св зи и оптической обработки информации. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей путем обеспечени  работы переключател  в режиме  чейки координатного коммутатора оптических каналов. Магнитооптический коммутатор содержит управл емые ротаторы 2 и 6 плоскости пол ризации излучени  a/ft на угол ±45, фиксированные ротаторы 3 и 5 плоскости пол ризации измерени  на угол 45° и фиксированные ротаторы 9 и 10 плоскости пол ризации излучени  на угол 90. На входе и выходе устройства установлены плоскопараллельные пластины 1 и 7 из двулучепреломл ющего материала, вырезанные под углом 4Ь к оптической оси. Составна  призма 4 Глана-Фуко с боковыми гран ми, образующими угол 50 с плоскостью ее разреза, обеспечивает пол ризационную нечувствительность коэффициентов отражени  световых пучков от Ьоковых граней.. Вертикально пол рнзованное излучение проходит через призму Глана-Фуко 4 напр мую. Если в шины Ш подать управл ющие импульсы тока, переключающие управл емые ротаторы, то излучение, поступающее на вход Х, выходит вдоль оси У и наоборот, это дает возможность построить многоканальный координатный переключатель. 2 нл. $ (Л С со со о 0 ел

Description

Изобретении относитс  к конструкции магнитооптического переключател  оптических каналов, который может использоватьс  в качестве базовой  чейки координатного коммутатора в системах оптической св зи, оптическо обработки информации и т.п.

Цель изобретени  - расширение функциЬнальных возможностей путем обеспечени  работы переключател  в  чейки координатного коммутатора оптических каналов,

На фиг. 1 показан предлагаемый переключатель; на фнг, 2 - схема координатного коммутатора оптических каналов, построенного на основе предлагаемого переключател .

Магнитооптический переключатель содержит первую плоскопараллельную пластину 1 из двулучепреломл ющего м териала, первый управл емый магнитооптический ротатор 2 плоскости пол ризации оптического излучени  на tAS, .первый фиксированный ротатор 3 плоскости пол ризации оптического . излучени  ,па 45 и составную призму А, расположенные, вдоль оси Х,Х;, втоной фиксированньш ротатор 5 плоскости пол ризации оптического излу- ЧсПи  на 45°, пторой управл емый магнитооптический ротатор 6 плоскости пол ризации оптического излучени  на f45 и вторую плоскопараллельную плсчстину 7, расположенные на оси Y//,, параллельно направлению расг- пространени  лучей, отраженных от плоскости 8 разреза призмы 4. Между каждой плоскопараллельной нлас иной ) и 7 и кажд1 1М управл еь ьгг-1 магнитооптическим р.отатором 2 и 6 в канале одного луча расположены соответственно фиксированные ротаторы 9 и 10 плоскости пол ризации оптического .излучени  на 90°, Плоскопараллельные пластины 1 и 7 выполнены нз оптичес- ки одноосного кристапла, например из кальцита, и вырезаны под углом 45 к опти ескон осп. Управл емые магнитооптические ротаторы 2 и 6 выпол- книы в виде разм(.;1Щ;;н ых внутри обмо- электромагиптон плоскопараллель- ных пластин из монокристаллов магнетиков с арп-13отропией типа легка  ось, вырезанных перпендикул рно оптической осп. Ось легкого намаг- ничивани  (ОЛИ) должна быть ориен-. тирована под углом поверхности, лежащим в пределах в.90°, поле одноосной анизотропии , должно пре

5

0

д 5 О 5 0 5

0

вышать намагниченность насыщени  материала 47Мд. При выполнении последнего услови  вектор намагниченности К0 в отсутствие внешних воздействий ориентируетс  вдоль ОЛН. (существуют две возможные ориентации вектора М, отличающиес  на 180). Толщина пластин 1„ выбираетс  таким образом, чтобы (1) где f удельное фарадеевское вращение на рабочей длине волны света. .Это обеспечивает поворотг плоскости пол ризации линейно-пол ризованного оптического излучени  при прохождении через пласти1гу на 145°, знак плюс соответствует случаю (МК) О, знак минус - случаю (КК)0,

Материалом дл  изготовлени  ротаторов могут служить, например, редкоземельные ортоферриты YFeOj, и др., удельное фарадеевское вращение которых в полосе прозрачности (1-5 мкм) составл ет «5

«10 град/см. Монокристаллы орто- ферритов  вл ютс  двухосными оптическими кристаллами, причем оптические оси составл ют с кристаллографической г 50, а ОЛН совпадает с ocbro ci Поэтому дл  пластин, вырезанных перпендикул рно оптической оси, угол ву между ОЛН и поверхностью составл ет с: 40. Дл  обеспечени  поворота плоскости пол ризации света на f45° толщина пластин согласно формуле (1) должна составл ть

1 мм. Из-за больного пол  -одноосной анизотропии () п астины ортоферритов обычно наход тс  в монодоменном состо нии. Коэрцитивную силу пластин выбирают в пределах Hf, lO-20. 3 и регулируют известными технологическими методами. Фиксированные ротаторы 3 и 5 могут быть выполнены в виде плоскопараллельных пластин, аналогичных описанным вьше пластинам, используемым в управл емых ротаторах 2 и 6, за исключением того, что коэрцитивна  сила материала , из которого они изготовлены, должна по меньшей мере в дес ть раз превышать коэрцитивную силу матери- алл управл емых ротаторов. Составна  призма 4 выполнена в виде модит фицированной призмы Глана-Фуко с боковыми гран ми, образующими угол 50 с плоскостью 8 ее разреза, и ориентирована своими основани ми перпендикул рно оси Х,Х. Ось составл ет при этом с осью Y,Y угол

.

80°. При таком выполнении призмы ft обыкиовенные лучи с горизонтальной пол ризацией после отражени  от ее плоскости 8 разреза падают на боковую грань под углом 90, что обеспечивает пол ризационную нечувствительность , коэффициента страже ни  световых пучков от боковых граней . Фиксированные ротаторы 9 и 10 могут быть выполнены в виде полуволновых пластин. Электромагниты, HQ- пользуемые дл  переключени  управл емых ротаторов 2 и 6, имеют по две обмотки к аждый, одна из которых включаетс  в шину Х(шр ,а друга  - в шину Y(Ui ) .Амплитуда импульсов тока подаваемых в каждую шину lil и Шу, выбираетс  таким образом, чтобы создаваемое током lynp поле Ну„р удовлетвор ло условию

f- н,„р.н,.

(2)

где Hg - коэрцитивна  сила материала из которых выполнены управл емые ротаторы 2 и 6. Из услови  (2) следует , что если управл ющий ток подан только в шину Ш, (или только в шину Ш), то управл емые ротаторы 2 и 6 не перемагничиваютс . Если управл - юпшй ток подан в обе шины Ш и Шу, то электромагниты создают поле 2H,rip7 НС, происходит перемагничивание управл емых ротаторов 2 и 6 и вносимый ими угол поворота плоскости пол ризации измен етс  на +45° {или -45°). Необходима  длительность управл ющих импульсов тока определ етс  временем перемагничивани  материала, из которого изготовлены управл емые ротаторы 2 и 6. Дл  ортоферритов значение fyfjp лежит в пределах 10- 100 НС.

Устройство работает следующим образом .

Непол ризационный световой пучок, падающий по нормали на первую плос- копараллельнук) пластину I из двупре- ломл ющего материала, после прохождени  пластины 1 расщепл етс  на два параллельных пол ризованных пучка с взаимно перпендикул рньтми плоскост ми пол ризации - вертикальной и горизонтальной . Горизонтально пол ризованный пучок пропускаетс  через полуволиовую пластину 9, после про- хо сдени  которой становитс  вертикально пол ризованным. Затем оба вертикально пол ризованных пучка

f)54

поступают на управл емый ротатор 2, (так же, как и управл емый ротатор 6) в исходном состо нии -вращает плоскость Пол ризации света на t-45 . После прохождени  управл емого ротатора 2 световые пучки поступают на фиксированный ротатор 3, который (так же, как и фиксированный ротатор 5) всегда поворачивает плоскость пол ризации света на -45. В итоге оба световых пучка снова oкaзывaютq  вертикально пол ризованными и проход т через приэ.-;у Глана-Фуко 4 напр мук вдоль оси Х,. Аналогично непол ризованный световой пучок, падающий по нормали на вторую плоскопараллельную пластину 7 из двупрелом- л ющего материала, после прохождени  через пластину расщепл етс  на два параллельных пол ризованных пучка с взаимно перпендикул рными плоскост ми пол ризации. Горизонтально пол ризованный пучок пропускаетс  через полуволновую пластину 10, после прохождени  которой становитс  вертикально пол ризованным. После прохождени  управл емого 6 и неуправл емого 3 ротаторов в описанной ситуации оба световых пучка остаютс  вертикально пол ризованньгми, и в результате проход т через призму А напр мую вдоль оси Y,Y,. Если в шины W, и Ыу одновременно подать управл ющие импульсы тока , то под действием полей электромагнитов i, происходит перемагничивание управл емых ротаторов 2 и 6, в результате чего вносимый ими поворот плоскости пол ризации становитс  равным +45 . В этих услови х световые пучки, прохо

д щие сквозь пластины 1, 9 и ротаторы 2, 3, приобретают горизонтальную пол ризацию и, отразившись от плоскости разреза В призмы 4, поступают

на фиксированный ротатор 5. После прохождени  ротаторов 5, 6 и пластины 0 световые пучки объедин ютс  пластиной 7 и вцход т через нее в направлении оси Y.J . Аналогично пол ризованное световое излучение, падающее по нормали на пластину 7, в зтих услови х будет передано в канал X., по обратному пути.

Таким образом, если управл емые

ротаторы 2 и 6 обеспечивают поворот плоскости пол ризации на -45°, то входы X, и Y разв заны. Непол ри- зоваиное световое излучение, поступающее на вход X, , выходит вдоль

51

оси X , в виде двух п ралпильньгх вертикально пол ризованных пучков, а не пол риэо анноц световое излучение, поступаюшее на вход оси Y, , выходит вдоль оси Y, в виде двух параллельных вертикально пол ризованных пучков . Если в шины Ш,н Шу подают уп- рлвл юрше импульсы тока, переключающие управл емые ротаторы в состо ние , обеспечивающее поворот ти пол ризации на -«-AS, то входы X, и Y оказываютс  закоммутированными, при этом непол ризованное световое излучение, поступающее на вход X, , выходит в виде иепол ризованного пучка вдоль Y и наоборот излучение, паступаищее на вход Y, поступает иа вход X,. Это дает возможность построить на базе предлагаемого пере клк)ч1ател  многоканальный координатный переключатель пока- эанньгй на фиг. 2. К выходу Xj подключаетс   чейка, включающа  в себ  управл емый ротатор II, фиксированный ротатор 12, пол ризационную призму 13, фиксированный ротатор 14, управл емый рота.тор 15 и элемент св зи , состо щий из пластины 16 из двухпреломл ющего материала и полуволновой пластины 17. Таким образом, формируетс  канал с входом Y. Аналогично стро тс  каналы с входами YJ,Y,,..,Y. По тому же принципу образуютс  каналы с входами X{,Xj,.. ... ,Х„,содержащие устройства ввода в в де пластины 18 из двухпреломл юр1его материала, полуволновую пластину 19 и коммутирующую  чейку с управл емыми ротаторами 20 и 21, фиксированными ротаторами 22, 23 и- пол ризационной призмой 24. Между выходами YjX , Y;X, , и т.д. располагаютс  аналогичные коммутирующие,  чейки , содержащие два управл емых ротатора 25 и 26, фиксированные ротаторы 27 и 28 и призму 29. Управление ротаторами 2, 6, И, 15, 19, 21, 25, 26.... осуществл етс  электромагнитами , каждый из которых имеет две об- Аотки X и Y. Управл ющие импульсы тока подаютс  в обмотки электромагнитов с помощью шин (Ш, Ш,..,Ш)() и шин Y (Ш,,, Ш,,,.,. ,Ш,,).В шину Ш включаютс  поситкдовательно Х-обмот- ки электромагнитоп дл  управлени  ротаторами 2 и 6, 11 и 15,..., в шину Ш Х-обмотки электромагнитов дл  управлени  ротаторлми 19 и 21, 25 и 26 и т.д. В шину Ш включаютс  по

6

0

следовательно У-обмотки ;ш  управлени  ротаторами 6 и 2, 21 и 19,...,   шину Шу Y-обмотки дл  управлени 

f. ротаторами 15 и 11, 26 и 23 и т.д. Дп  коммутации Х и Y, каналов необходимо одновременно подать управл - юп1Ие импульсы тока 1у„р в шииы . Форму л а изобретени 

g Магнитооптический переключатель оптических каналов, содержащий последовательно расположенные на одной оси первый управл емый магнитооптический ротатор плоскости пол риза5 ции оптического излучени  на угол 145°, первый неуправл емый ротатор плоскости пол ризации оптического излучени  на угол 45 и составную призму из двулучепреломл ющего матец риала, отличающийс 

тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей путем обеспечени  работы переключател  в режиме  чейки координатного коммутатора оп5 тических каналов, он дополнительно содержит второй неуправл емый ротатор плоскости пол ризации оптического излучени  на угол 45, второй управл емь1й магнитооптический ротатор плоскости пол ризации оптического излучени  на угол 145, выполненный аналогично первому, две плоско- параллельные пластииы из двулучепреломл ющего материала и два неуправл емых ротатора плоскости пол ризации 35 оптического излучени  на угол 90, при этом составна  призма выполнена в виде призмы Глана-Фуко с боковы-. ми гран ми, образуюсщми угол 30° с

плоскостью ее разреза, и ориеитировадп

на своими основани ми перпендикул рно указанной оси, перва  плоскопараллельна  пластина и первый иеуправ л емый ротатор плоскости пол ризации оптического излучени  на угол

45 90° последовательно расположены

вдоль указанной оси перед первым управл емым магнитооптическим ротатором , второй неуправл емый ротатор плоскости пол ризации оптического

50 излученн  на угол 45°, второй управл емый магннтооптический ротатор, второй Неуправл емый ротатор плоскости пол ризации оптического излучени  на угол 90 и втора  плоскопа55 раллельна  пластина последовательно расположены вдоль оси, параллельной направлению распространени  лучей, отраженных от плоскостн разреза призмы.

fe N

«М

A

Составитель В.Рандошкин Редактор Л.Курасова Техред Л.Сердюкова

Заказ 2822/ДСП Тираж 362Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий , Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Пронэводственно-полигра пгаеское предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

Ко1 ректо1 Е.Рошко

Claims (1)

1. Форму ла изобретения Магнитооптический переключатель оптических каналов, содержащий последовательно расположенные на одной оси первый управляемый магнитооптический ротатор плоскости поляризации оптического излучения на угол 145°, первый неуправляемый ротатор плоскости излучения призму из риала, о ¹ тем, что, опальных возможностей путем обеспечения работы переключателя в режиме ячейки координатного коммутатора оптических каналов, он дополнительно содержит второй неуправляемый ротатор плоскости поляризации оптического излучения на угол 45°, второй управляемый магнитооптический ротатор плоскости поляризации оптического излучения на угол 145°, выполненный аналогично первому, две плоскопараллельные пластины из двулучепреломляющего материала и два неуправля· емых ротатора плоскости поляризации ' оптического излучения на угол 90°, при этом составная призма выполнена в виде призмы Глана-Фуко с боковы-. ми гранями, образующими угол 50° с плоскостью ее разреза, и ориентирова· ¹ на своими основаниями перпендикуляр* но указанной оси, первая плоскопараллельная пластина и первый неуправляемый ротатор плоскости поляризации оптического излучения на угол » 90° последовательно расположены вдоль указанной оси перед первым управляемым магнитооптическим ротатором, второй неуправляемый ротатор плоскости поляризации оптического • излучения на угол 45°, второй управляемый магнитооптический ротатор, второй неуправляемый ротатор плоское· ти поляризации оптического излучения на угол 90° и вторая плоскопараллельная пластина последовательно расположены вдоль оси, параллельной направлению распространения лучей, отраженных от плоскости разреза призмы.

   Составитель В.Рандошкин Редактор Л.Курасова Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Рошко'

   Заказ 2822/ДСП Тираж 362 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4