МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ ПЛОСКОПОЛЯРИЗОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ Советский патент 1995 года по МПК G02F1/09 

Изобретение относится к оптоэлектронике и может быть использовано в магнитооптических модуляторах, затворах, переключателях, управляемых транспарантах.

Целью изобретения является повышение частоты модуляции.

На чертеже показана блок-схема устройства, реализующего магнитооптический способ модуляции плоскополяризованного излучения.

Устройство содержит магнитоодноосную пленку феррит-граната 1, нанесенную на гранатовую подложку 2, катушку 3, подключенную к источнику 4 постоянного тока и создающую поле смещения Н_см, катушку 5, подключенную к источнику 6 модулирующего тока и создающую модулирующее магнитное поле, и термостат 7. Стрелками на чертеже показаны направления распространения излучения, поля смещения Н_см и модулирующего магнитного поля Н_и.

Поляризованное излучение пропускают через магнитоодноосную пленку феррит-граната 1, воздействуют на нее противоположно направленными и приложенными перпендикулярно плоскости пленки магнитным полем смещения и модулирующим магнитным полем, причем магнитоодноосную пленку феррит-граната выбирают с точкой компенсации момента импульса, воздействие на пленку полем смещения осуществляют с напряженностью Н_см > Н_нас, где Н_нас поле насыщения пленки, воздействие модулирующим полем осуществляют с напряженностью Н_и > Н_к, где Н_к эффективное поле одноосной анизотропии пленки, а температуру пленки устанавливают равной температуре компенсации момента импульса.

Сущность изобретения заключается в следующем. При приложении поля Н_см > Н_нас магнитоодноосная пленка намагничивается до насыщения, т.е. исчезают все доменные стенки. Приложение модулирующего поля с напряженностью Н_и > Н_к вызывает перемагничивание пленки путем вращения векторов намагниченности. Известно, что при вращении намагниченности магнитный момент прецессирует вокруг поля с угловой частотой
ω=γH(1+α²)^-1 (1) и в то же время релаксирует по экспоненте к направлению поля с характерным временем
τ= (1+α²)(αγH)^-1 (2) где γ гиромагнитное отношение, Н Н_и Н_см действующее поле, α безразмерный параметр затухания Гильберта. Обычно α<< 1, поэтому магнитный момент совершит очень большее число оборотов вокруг направления магнитного поля, прежде чем полностью срелаксирует. Из соотношений (1) и (2) следует, что перемагничивание произойдет тем быстрее, чем больше γ и α при фиксированном Н. Такая ситуация имеет место в магнитоодноосных пленках феррит-гранатов вблизи точки компенсации момента импульса.

Примеры конкретного выполнения.

В качестве модулирующего элемента использовали магнитоодноосные монокристаллические пленки феррит-граната составов (Tm, Bi), (Fe, Ga)₅O₁₂, (Eu, Bi)₃(Fe, Ga, Al)₅O₁₂; (Cd, Tm, Bi)₃ (Fe, Ga, Al)₅O₁₂, а также (Er, Bi)₃ (FeGa)₅O₁₂. Пленки последнего состава выращивали на подложках ГГГ с ориентацией (III). Вследствие того, что среди указанных быстрорелаксирующих ионов Er³⁺ вносит наибольшее затухание, то пленки состава (Er, B)₃(FeGa)₅O₁₂ обладали наибольшим α Все указанные пленки обладали повышенным γ.

Проведено экспериментальное исследование импульсного перемагничивания пленок феррит-гранатов. Для эрбий-содержащей пленки c α≈3 и γ≈ 40˙10⁷Э^-1c^-1 при Н 10³ Э соотношение (1) дает частоту процессии ≈ 3 ГГц, а соотношение (2) дает время релаксации ≈ 8 ˙ 10^-12 c. Экспериментально установлено, что в этой пленке время перемагничивания не превышает временного разрешения установки (≈ 3 нс).

Изобретение относится к вычислительной технике и магнитной микроэлектронике и может быть использовано в магнитооптических модуляторах, затворах, переключателях, управляемых транспарантах. Цель изобретения повышение частоты модуляции. При магнитооптическом способе модуляции плоскополяризованное излучение направляют на магнитоодноосную пленку феррит-граната с точкой компенсации момента импульса. Температуру пленки устанавливают равной температуре компенсации момента импульса, при этом гиромагнитное отношение и безразмерный параметр затухания пленки резко возрастают. Пленку намагничивают до насыщения магнитным полем смещения, приложенным вдоль оси легкого намагничивания. Импульсное магнитное поле прикладывают в противоположном направлении. Амплитуду этого модулирующего поля устанавливают достаточной для перемагничивания вращением намагниченности. 1 ил.

МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ МОДУЛЯЦИИ ПЛОСКОПОЛЯРИЗОВАННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, при осуществлении которого излучение пропускают через магнитоодноосную пленку феррит-граната, воздействуют на пленку противоположно направленными и приложенными перпендикулярно плоскости пленки магнитным полем смещения H_ом и модулирующим H_и магнитным полем, отличающийся тем, что, с целью повышения частоты модуляции, излучение пропускают через магнитоодноосную пленку феррит-граната с точкой компенсации момента импульса, воздействие на пленку магнитным полем смещения осуществляют с напряженностью H_см > H_нас, где H_нас - напряженность поля насыщения пленки, воздействие модулируюшим магнитным полем осуществляют с напряженностью H_и > H_к, где H_к - напряженность эффективного поля одноосной анизотропии, при этом температуру пленки устанавливают вблизи температуры компенсации импульса.