Магнитооптический модулятор монохроматического излучения Советский патент 1976 года по МПК G02F1/22 

Изобретение относится к магнитооптическим модуляторам монохроматического излучения, в которых используется фарадеевское вращение плоскости поляризации света.

Известны магнитооптические модуляторы излучения, содержащие два поляризатора и устанозленный между ними активный элемент с подмагничивающей катушкой. Оси наибольшего пропускания .поляризаторов .могут быть ориентированы одна относительно другой .под разными углами. Например, при угле 45° между ними частота модуляции равна частоте подмаГничивающбго поля и чувствительность системы становится максимальной. С целью повышения эффективности модулятора в качестве магнитоактивного элемента используют железоиттриевые гранаты (YsFegOis), обладающие большой величиной удельного поворота плоскости .поляризации излучения. Однако известные схемы магнитооптических модуляторо.в чувствительны к влиянию внешнего магнитного поля и, -следовательно, имеют существенный недостаток при использовании их в прецизионных поляриметр.ических устройствах.

Известны также устройства, содержащ.ие два последовательно расположенных магнитооптических элемента, каждый из которых у.пра.вляется своим полем, причем один из них является измерительным, а другой -

компенсирующим. Применение таких устройств позволяет скомпенсировать влияние постоянных мешающих факторов, таких, например, как внешние паразитные лоля.

Однако поскольку в этих устройствах создается два различных магнитных поля, то, соответственно требуется и нал.ичие двух генераторов 1ПОЛЯ - соленоидов или магнитов, что усложняет конструкцию и затрудняет компенсацию Переменных факторов.

Целью изобретения является разработка магнитооптического модулятора монохроматического излучения, обладающего повышенной стабильностью при воздейств.ии внешнего магнитного поля.

Указанная цель достигается тем, что в матнитооптическом модуляторе монохроматического излучения, содержащем расположенные между двумя поляризаторами два одноро.дных ма.гнитооптических элемента, первый из которых введен Б подмагничивающую катущку, а второй - нет, между этими элементами установлена фазовая |полуволновая пластина, оптическая ось которой совмещена с плоскостью поляриза.ции излучения, входящего в первый ма.гнитооптический элемент. Отличие предложенного модулятора состоит в том, что установленная между физически однородным.и (т. е. выполненными из одного и того же материала и имеющими одинаковую величину постоянной Верде и дисперсионные характеристики) матн.итооптически-ми элементами полу.волновая .пластина поворачивает плоскость лоляризации входящего в нее излучения на угол а, где а - азимут плоскости лоляризации излучения относительно оптической оси полуволновой пластины. Это свойство .полуволновой пластины хорошо известно. Следовательно, если в подмагничивающей катушке модулятора устазювлел только один |Маг:Ш1Т001птическ11Й элемент, а другой вынесен за катушку (естественно, на .пути .прохождения излучения), то угол поворота плоскости .поляризации излучения первым элементом изменится на обратный .после прохождения излучения через полуволно.вую пластину, которая расположепа между магнитооптическими элементами. Если на эту систему будет воздейст1вовать внешнее однородное магнитное поле, то оно вызове поворот .плоскости поляризации излучения на выходе каждого элемента, равный ло величине, но .противоположный по знаку, т. е. суммарный поворот, а следовательно, и влияние внешнего поля будут равны нулю. В случае же воздействия .внешнего неоднородного магнитного поля на такой .модулятор влияние его будет ослаблено, величина же этого ослабления обратно пропорциональна неоднородности внешнего магнитного поля.

На фиг. I показана блок-схема -предложенного модулятора; на фиг. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу модулятора. Модулятор состоит .из поляризаторов 1, 2, установленных осями .главного .пропускания под некоторым углом, например под углом 45°, магвитоопткческих элементов 3, 4, подмагничивающей -катушки 5 « фазовой полуволновой пластины 6, оптическая ось которой совмещена с осью главного пропускания поляризатора / (или, что то же самое, с плоскостью поляризации излучения, входящего в магнитооптический элемент 3). Векторы Оь 02, Оз условно обозначают оптическую ось полуволновой пластины, плоскость поляр.изации излучения на выходе элемента 3 иплоскость поляризации излучения иа выходе элемента 4 соответственно; а - угол поворота плоскости поляризации излучения магн.итооптичеоким элементом при воздействии на него магнитного поля катуш.«и 5 и угол между оптической осью пластины 6 и плоскостьюполяризации излучения, вышедшего из пла-стины 6.

Работа магнитооптического модулятора монохроматическо.го излучения заключается в следующем. Монохроматическое излучение, пройдя поляризатор 1, становится линейно поляризованным, и плоскость поляризации его со.рпадает с вектором O| (оптическая ось пластины 6). Затем по.д воздействием магнитного поля катушки 5 в магнитооптическом элементе 3 плоскость поляризации излучения поворачивается на угол а (вектор О2). Та-к как плоскость поляризации входящего в пластину 6 излучения составляет угол а с оптической

осью этой .пластины, то после прохождения излучения через пластину 6 плоскость его поляризации повернется на угол а относительно оптической оси пластины 6 (или вектора Oi). Далее излучение проходит магнитооптический элемент 4 и второй поляризатор 2, служащий анализатором. Таким образом, если отсутст1вует внешнее магнитное поле, то модуляция излучения на выходе поляризатора 2 осуществляется .как бы в противофазе

по отношению к модулирующему электрическому сигналу катуШ|КИ 5. Если же на модулятор воздействует внешнее однородное магнитное поле, то .эффект поворота плоскости поляризации каждым магнитооптическим элементом лод действием этого поля будет иметь разный знак, а следовательно, суммарный эффе.-кт окажется равным нулю или же уменьшен в случае воздействия на модулятор неоднор.одного внешнего магнитного поля. Глубина мо.дуляции может быть зна-чительно увеличена, если элемент 4 поместить во вторую подмагничивающую катушку и соединить ее с первой последо1вательно-встречно. Тогда угол (Поворота плоскости поляризации излучения а возрастет. Этот вариант конструкции магнитооптического модулятора монохроматического излучения является оптимальным с точки зрения энергопотребления и габаритно-весовых .параметров.

Технико-экономическаяэффективность

изобретения заключается в следующем:

уменьшено влияние -в.нешнего неоднородного

магнитного поля на ра.боту модулятора или

же полностью исключено в случае внешнего однородного ма1гнитного поля;

1при использовании такого модулятора в прецизионных поляриметрических устройствах, например в поляризационных автоколлиматорах, стабилизаторах постоянного и переменного тока, стабилизаторах светового потока лампы и других устройствах, может быть существенно увеличена ста бильность их работы, а следовательно, и их основные точкостные характеристики.

Формула изо б ре-тения

Магнитооптический модулятор монохромагического излучения, содержащий два поляризатора, измерительный магнитоо-.птический элемент с управляющей катушкой и компепоирую.щий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности его работы при воздействии внешнего магнитного поля, .между магнитооптическими элементами установлена полуволновая фазовая пластин.ка, оптическая ось которой -совмещена с плоскостью поляризации излучения, на.правляемого в первый магнитооптический элемент.

/6

Л

Фи.1