SU408256A1

SU408256A1 - MAGNITOOPTIC LIGHT MODULATOR

Info

Publication number: SU408256A1
Application number: SU1711117A
Authority: SU
Priority date: 1971-11-02
Filing date: 1971-11-02
Publication date: 1973-12-10

Description

Изобретение относитс к оптике, в частности к магнитооптическим устройствам дл модул ции излучени лазеров и тепловых источников , и может быть использовано в оптических лини х св зи и передачи информации. Известные фарадеевские модул торы на ферритах-гранатах работают в инфракрасной области и не работают в видимой области спектра и требуют управл ющих магнитных полей пор дка ста эрстед. Известны также модул торы на ортоферритах , работающих в видимой области спектра, принцип действи которых основан на пульсации цилиндрических доменов в пластине, вырезанной перпендикул рно к оси слабого ферромагнетизма - оси с. Однако известные модул торы характеризуютс большими потер ми. (Через систему пол ризатор-анализатор проходит не более 1/100 доли света источника; столь значительные потери энергии излучени обусловлены большим двупреломлением ортоферритов вдоль нанравлений, не совпадающих с оптическими ос ми. Больша величина двупреломлени приводит к тому, что при распространении света вдоль оси с невозможна, строго говор , реализаци эффекта Фараде и наблюдаемое изменение интенсивности проход щего света не превышает нескольких процентов). Кроме того, дл разных длин волн падающего излучени необходимо изготавливать пластины ортоферрнтов различной толщины, иначе при изменении длины волны модул цн будет быстро уменьшатьс и, в частности, становитьс пулевой. Целью изобретени вл етс снижение оптических потерь, уменьшение управл ющих мошностей и увеличение рабочего диапазона частот. Дл этого в модул торе пластина из ортоферрита выполнена с онтической осью, нормальной к плоскости пластины, а полосовые домены в пластине ориентированы параллельно градиенту внешнего посто нного магнитного пол . Изобретение по снено чертежами. Иа фиг. 1 приведена кристаллографическа ориентаци пластины ортоферрнта; на фнг. 2 - услови создани Подвижных клиновидных доменов в пластине ортоферрита; на фиг. 3 приведена принцнпиальна схема модул тора . Магнитооптический модул тор света содержит источник излучени 1 (напрнмер, лазер с длиной волны излучени ,63 мкм), пол ризатор 2, собирающие линзы 3 и 4, токопровод дл модулирующего сигнала 5, пластина ортоферрита 6, клиновидный домен 7 (а и б - два положени домена дл разных знаЧёний модулирующего сигнала), домен 8 с противоноложно направленным магнитным моментом , поворотный механизм 9, анализатор 10, приемник излучени 11.The invention relates to optics, in particular, to magneto-optical devices for modulating the radiation of lasers and heat sources, and can be used in optical communication lines and information transmission. Known Faraday modulators on garnets fernets work in the infrared region and do not work in the visible region of the spectrum and require control magnetic fields of the order of one hundred OE. Modulators on orthoferrites operating in the visible region of the spectrum are also known, the principle of action of which is based on the pulsation of cylindrical domains in a plate cut perpendicular to the axis of weak ferromagnetism — the c axis. However, the known modulators are characterized by large losses. (The polarizer-analyzer passes through the system no more than 1/100 of the source light; such a significant loss of radiation energy is due to the large birefringence of orthoferrites along directions that do not coincide with the optical axes. The larger birefringence value causes the propagation of light along the c axis strictly speaking, the realization of the Farad effect is impossible and the observed change in the intensity of the transmitted light does not exceed a few percent. In addition, for different wavelengths of the incident radiation, it is necessary to manufacture orthoferrant plates of various thicknesses, otherwise the modulus of the module will rapidly decrease with changing the wavelength and, in particular, become bullet. The aim of the invention is to reduce optical loss, reduce control power and increase the operating frequency range. To do this, in the modulator, the orthoferrite plate is made with an ontic axis normal to the plate plane, and the strip domains in the plate are oriented parallel to the gradient of the external constant magnetic field. The invention is illustrated in the drawings. FIG. Figure 1 shows the crystallographic orientation of the orthoferrite plate; on fng. 2 - conditions for creating Movable wedge-shaped domains in the orthoferrite plate; in fig. 3 shows a printable modulator circuit. The magneto-optical light modulator contains a radiation source 1 (a pnrnmer, a laser with a radiation wavelength of 63 µm), a polarizer 2, a collecting lens 3 and 4, a conductor for a modulating signal 5, an orthoferrite plate 6, a wedge-shaped domain 7 (a and b - two position of the domain for different values of the modulating signal), domain 8 with an anti-negatively directed magnetic moment, a turning mechanism 9, an analyzer 10, a radiation receiver 11.

Из монокристалла ортоферрита вырезают пластину в плоскости, нормальной к оптической оси. Оптическа ось в диспрозиевом ортоферрите лежит в плоскости b-с и при (,0,63 мкм составл ет с осью с угол 52°. В такой пластине в отсутствие внешнего пол образуетс система параллельных полосовых доменов, направление которых совпадает с проекцией оси с на плоскость пластины (см. фиг. 1). Если такую пластину поместить в посто нное магнитное поле с градиентом, совпадающим по направлению с нолосовыми доменами (см. фиг. 2) в пластине образуютс специфические клиновидные домены, имеющие весьма высокую подвижность вдоль проекции оси с. Это объ сн етс анизотропией магнитных свойств в пластине ортоферрита, вырезанной под углом к плоскости а-Ь. Наложение крайне малых, пор дка эрстенда, модулирующих полей позвол ет создавать возвратно-поступательное движение клиновидного домена .A plate is cut from a single crystal of orthoferrite in a plane normal to the optical axis. The optical axis in dysprosium orthoferrite lies in the bc plane and at (0.63 µm the angle with the axis is 52 °). In such a plate, in the absence of an external field, a system of parallel band domains forms, the direction of which coincides with the projection of the c axis on the plane plates (see Fig. 1). If such a plate is placed in a constant magnetic field with a gradient that coincides in direction with the nolos domain (see Fig. 2), specific wedge-shaped domains are formed in the plate, having a very high mobility along the projection of the c axis. This is an explanation. with anisotropic magnetic properties in the plate orthoferrite, cut at an angle to the plane a-b. Overlay extremely small, on the order erstenda modulating fields allows to create a reciprocating motion of the wedge domain.

Модул тор работает следующим образом.The modulator operates as follows.

Луч света от источника 1, пройд через пол ризатор 2, становитс линейно-пол ризованным и посредством линзы 3 фокусируетс на определенный (пор док 10 мкм) участок ортоферрита, который под воздействием переменного магнитного пол токопровода 5 становитс попеременно зан тым то доменом 7, то доменом 8. После прохождени через пластину ортоферрита первоначальна пол ризаци излучени благодар эффекту Фараде оказываетс повернутой на некоторый угол, величина которого зависит от толщины пластины , а знак - от направлени магнитного момента домена. Анализатор 10 установлен таким образом, чтобы полностью гасить свет одной пол ризации и пропускать излучение другой пол ризации, которое затем линзой 4 фокусируетс на приемник излучени 11.The light beam from source 1, passing through polarizer 2, becomes linearly polarized and through lens 3 focuses on a certain (about 10 µm) segment of the orthoferrite, which under the influence of the alternating magnetic field of the conductor 5 becomes alternately occupied by the domain 7, then domain 8. After passing through the orthoferrite plate, the initial polarization of the radiation due to the Farad effect is rotated at a certain angle, the value of which depends on the thickness of the plate, and the sign on the direction of the magnetic moment and domain. The analyzer 10 is installed in such a way as to completely extinguish the light of one polarization and transmit the radiation of another polarization, which is then focused by the lens 4 on the radiation receiver 11.

Положение оптической оси ортоферритой различно дл различных длин волн излучени : при ,63 мкм оптическа ось диспрозиевого ортоферрита составл ет с осью с угол 52°, при К 1,15 мкм - угол 47°, при К 1,8 мкм- 45,5°. С дальнейщим ростом длины волны дисперси умеиьщаетс и в интервале 1,8- 3,39 мкм положение оси измен етс менее чем на 0,5°. Поворотный механизм 9, ось вращени которого совпадает с кристаллографической осью а, дает возможность направл ть оптическую ось ортоферрита вдоль луча света при различных длинах волн излучени , причем угол поворота не зависит от толщины пластины .The position of the optical axis of the orthoferrite is different for different radiation wavelengths: at 63 µm, the optical axis of dysprosium orthoferrite is with an axis of 52 °, at K 1.15 μm - an angle of 47 °, at K 1.8 μm - 45.5 ° . With a further increase in the wavelength, the dispersion decreases and, in the range 1.8-3.39 microns, the axis position changes by less than 0.5 °. The rotary mechanism 9, the axis of rotation of which coincides with the crystallographic axis a, makes it possible to direct the optical axis of the orthoferrite along the light beam at different radiation wavelengths, and the angle of rotation does not depend on the plate thickness.

Стопроцентна глубина модул ции при ,63 мкм достигаетс использованием диспрозиевой пластины толщиной ПО мкм и оптические потери определ ютс исключительно коэффициентом поглощени ортоферрита, т. е. на два пор дка ниже, чем в известных типах модул торов. Независимое управление больщим количеством клиновидных доменов может обеспечить создание сложиых магнитооптических систем типа видеотелефоиа. Помещение пластины ортоферрита со множеством клиновидных доменов в однородное переменное магнитное поле позвол ет модулировать несфокусированный поток света на частотах до 10 ГЦ.A 100% modulation depth at 63 µm is achieved by using a dysprosium plate with a thickness of 0 µm and the optical loss is determined solely by the absorption coefficient of the orthoferrite, i.e., two orders of magnitude lower than in known types of modulators. Independent management of a large number of wedge-shaped domains can ensure the creation of complex magneto-optical systems such as video telephony. Placing an orthoferrite plate with many wedge-shaped domains in a uniform alternating magnetic field allows one to modulate the unfocused light flux at frequencies up to 10 Hz.

Предмет изобретени Subject invention

Магнитооптический модул тор света, содержащий пластину из ортоферрита, источник света, линзы, пол ризатор, анализатор, источники внещних переменного и посто нного магнитных полей, приемник излучени , отличающийс тем, что с целью снижени онтических потерь, уменьщени управл ющих мощностей и увеличени рабочего диапазона частот, в нем пластина ортоферрита выполнена с оптической осью, нормальной к плоскости пластины, а полосовые домены в пластине ориентированы параллельно градиенту внещнего посто нного магнитного пол .A magneto-optical light modulator containing an orthoferrite plate, a light source, lenses, a polarizer, an analyzer, external sources of alternating and permanent magnetic fields, and a radiation receiver, characterized in that in order to reduce ontic losses, decrease control power and increase the operating range frequencies, the orthoferrite plate in it is made with an optical axis normal to the plane of the plate, and the strip domains in the plate are oriented parallel to the gradient of an external constant magnetic field.

Оптическа jOptical j

..