Способ формирования спиральной доменной структуры в магнетике и магнитооптический дефлектор-концентратор Советский патент 1991 года по МПК G11C11/14 

Изобретение относится к оптоэлектро- никё и вычислительной технике и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи и интегрально-оптических устройствах для управления и концентрации светового излучения. С целью упрощения способа, расширения функциональных возможностей за счет расширения диапазона углов отклонения светового луча, повышения надежности за счет автоматического формирования доменной структуры и удешевления дефлектора формирование

Ц

Фиг.2

о ч

ел ю ел о

доменной структуры осуществляют приложением однородного магнитного поля перпендикулярно плоскости пленки напряженности, превышающей поле насыщения пленки, затем уменьшают напряженность этого поля до нуля, причем центром формирования структуры является область в магнетике с пониженным полем анизотропии (Нк), а в качестве оптически прозрачноИзобретение относится к области опто- электроники и вычислительной техники и может быть использовано в волоконно-оптических линиях связи и интегрально-оптических устройствах для управления и концентрации светового излучения.

Цель изобретения - упрощение способа, расширение функциональных возможностей за счет расширения диапазона углов отклонения светового луча, повышение надежности за счет автоматического формирования доменной структуры и удешевление дефлектора.

На фиг. 1 изображены доменные структуры, соответствующие последовательности формирования спиральной структуры при уменьшении внешнего поля; на фиг. 2 - блок-схема дефлектора-концентратора.

Формирование доменной структуры осуществляют приложением однородного магнитного поля перпендикулярно плоскости пленки с напряженностью, превышающей поле насыщения пленки, затем уменьшают напряженность этого поля до нуля, причем центром формирования структуры является область в магнетике с пониженным полем анизотропии (Нк), а в качестве оптически прозрачного магнетика используется доменсодержащая пленка феррит-граната с перпендикулярной анизотропией, в центре которой выполнена область с пониженным Нк.

Дефлектор-концентратор содержит электромагнит 1, оптически связанные источник 2 света, поляризатор 3,анализатор 4 и доменсодержащий магнетик 5.

Дефлектор-концентратор работает следующим образом.

Вдоль оси легкого намагничивания пленки (фиг. 1а) (перпендикулярно ее плоскости) прикладывается магнитное поле и пленка намагничивается до насыщения. При уменьшении этого поля в области пленки с пониженным Нк зарождается домен с обратной намагниченностью (фиг. 1

го магнетика используется доменсодержа- щая пленка феррит-граната с перпендикулярной анизотропией, в центре которой выполнена область с пониженным Н. Дефлектор-концентратор содержит электромагнит 1, оптически связанные источник 2 магнитного поля, поляризатор 3, анализатор 4, доменсодержащий магнетик 5. 2 с. и 2 з. п. ф-лы, 2 ил.

из центра зародышеобраэования начинается рост полосового домена, причем головка полосового домена движется в строго определенном направлении (фиг. 1 в) из-за

гиротропной силы, действующей на стенки движущегося полосового домена, и формируется спиральная доменная структура (фиг. 1 г). Структура сохраняется после выключения внешнего поля, а расстояние между витками спирали близко к равновесному периоду страйп-структуры в размагниченной пленке. При необходимости формирование спирали можно проводить неоднократно, при этом центр

спирали находится в строго определенном месте и достигается высокая повторяемость процесса..

В случае, если область с пониженным Нк имеет сферическую форму, из этой области иногда начинается рост полосовых доменов одновременно в две стороны (фиг. 1 д), но уже при формировании первого витка один из доменов перестает удлиняться, а второй образует спираль (фиг. 1е).

Для улучшения формы спирали в ее центральной части область с пониженным Нк должна-иметь каплеобразную форму. В этом случае благодаря магнитостатическим полям появляется выделенное направление и из центра зароды- шеобразования рост полосового домена происходит только в одном направлении.

Размер области с пониженным Нк дол- жен составлять 1() ш, где со равновесная ширина полосового домена в пленке, иначе при увеличении 1 рост доменов из этой области происходит одновременно в нескольких направлениях и вместе спи- ральной структуры образуется структура, близкая к лабиринтной (фиг. 1ж). При I О)зародыш с обратной намагниченностью при уменьшении поля расширяется подобно цилиндрическому магнитному до- мену (ЦМД), при определенных размерах

наступает эллиптическая неустойчивость и спираль также нестабильна.

При большом числе витков магнитооптический дефлектор со спиральной структурой действует практически так же, как и с кольцевой. В отсутствие внешнего магнитного поля ширина соседних доменов с противоположной намагниченностью одинакова, что позволяет преобразовать падающий световой луч в кольцевой поток света с наибольшей энергией. С помощью внешнего магнитного поля можно изменять соотношение между размерами доменов, управляя таким образом энергией кольцевого потока света, При этом по сравнению с известным способом повышается надежность управления дефлектором. Так, а известном способе при случайном небольшом увеличении управляющего поля возможен коллапс кольцевой доменйой структуры, а снижение управляющего поля приводит к возникновению лабиринтной или страйп- структуры и работоспособность дефлектора нарушается. В предлагаемом дефлекторе в подобном случае после коллапса при сни- жении поля спиральная доменная структура формируется автоматически и дефлектор продолжает работать, т. е. выдерживает перегрузки по полю, в несколько раз превышающие рабочий диапазон. .

Изобретение позволяет достичь поставленные цели благодаря следующим отличиям:

упрощение способа за счет формирования доменной структуры с помощью одно- родного магнитного поля;

удешевление за счет применения пленки феррит-граната вместо монокристаллической пластинки ортоферрита;

повышение надежности за счет авто- матического формирования доменной структуры;

расширения функциональных возможностей за счет расширения диапазона углов отклонения светового пучка, так как для пленок феррит-гранатов равновесная ширина доменов может изменяться в диапазоне ш 0,5-100 мкм и более.

Формула изобретения

а

Mi

Ф

8

Фиг./