Ячейка фарадеевского модулятора света Советский патент 1976 года по МПК G02F1/22 

1

Изобретение относится к устройствам для модуляции света с использованием магнитного вращения плоскости поляризации.

Известна электроолтическая ячейка модулятора, работающая на квадратичном электрооптическом эффекте Керра. Форма такой ячейки обеспечивает увеличение пути светового луча в ней благодаря многократному полному внутреннему отражению света.

Недостатком формы такой ячейки является недостаточная чувствительность ее, .когда ячейка,изготовленная из магнитооптического материала, используется в магнитооптическом модуляторе или измерителе манитного поля. При магнитооптическом эффакте модулируется только световой поток, направление распространения которого параллельно вектору магнитного поля Н В такой ячейке луч света проходит путь одинаковой длины как в направлении, параллель ном вектору Н так и перпендикулярном ему Это и уменьшает эффективность ячейки. Кроме того, в указанной ячейке используется только один слой кристалла, т. е. световой луч распространяется только в одной

плоскости, другим недостатком такой формы ячейки является сложность юстировки оптической системы, включающей в себя данную ячейку при использовании ее совместно с другими оптическими приборами и эломентами, так как лучи, входящий в ячейку и выходящий из нее, сдвинуты один относительно другого на сравнительно большое расстояние.

Для повышения чувствительности и упрошиния юстировки оптической системы предЛс1гаемая ячейка фарадеевского модулятора -вота изготовлена в виде призмы из магнитооптического материала, основание которой представляет собой прямоугольник, к двум противолежащим сторонам которого прилегают две равнобедренные трапеции с углами при основании, равными 43 , боль- щее основание одной из трапеций совпадает с соответствующей стороной прямоугольника и рагзной ей, а большее основашю второй трапеции совпадает с противолежащей стороной прямоуг-оль}1ика таким образом, что это oci.OBfjHiie выступает на величину, .равную разности больших оснований и равную двойному диаметру выходящего светового пучка, причем выступающая часть вто }эой трапеции отсечена прямой, проходящей через вершину прилегающего к ней угла прямоугольника и параллельной стороне это трапеции, противолежащей выступающей части, а ширила граней призмы, проходящи через меньшие основания упомянутых трапе . ций, равна этим основаниям и диаметру выходящего светового пучка, при этом Упомянутые грани призмы находятся в оптическом контакте с гранями входной и выходной прямых призм, контатирующие грани которых проходят через большие основания трапеций, повторяющих форму упомянутых равнобедренных трапеций и являющихся ос; нованиями входной и выходной призм. На фиг. 1 приведены различные проекции фазовой ячейки на фиг. 2 - ее общий вид. Ячейка выполнена в виде прямой призмы Основание призмы представляет собой прямоугольник EDF 1. К двум противолежащим сторонам его прилегают равнобедренные трапеции с углами при основании 45 . Бол шее основание IF одной традеции HG-FI совпадает и равно стороне IF прямоугольн ка. Большее основание ЕО второй трапеции ЛЕОН совпадает со стороной ED прямоугол нкка. При этом вершина прямоугольника Е совпалает с вершиной второй трапеции, Больнее основание ЕЮ второй трапеции АВОЕ больше основания IF первой трапеции па величину, равзгую двойному диаметру выходящего светового пучка. Причем выступающая часть второй трапеции АВОЕ отсечена прямой DC, параллельной стороне АЕ этой же трапеции. Таким образом, усеченная вторая традеция в основании представляет собой пятиугольник ABCDE. Величина ширины граней, проходящих через малые основания АВ и HG трапеций, равна диаметру d выходящего пучка света. Эти грани А В В А и Н& соотвстственно находятся в оптическом контакте с гранями входной и выходной прямых призм с высотами, равными Q . На виде справа (фиг. 1), где показаны основания призм, это трапеция ККНН и усеченная трапеция AALMN. Они повторяют формы уже описанных выше трапеций и параллельны грани ЕЕ ГТ основной призмы. На фиг. 1 (вид прямо) стрелками показано прохождение светового пучка внутри фазовой ячейки. Видно, как за счет многократных полных внутренних отражений происходит увеличение длины пучка света в ячейке. На этой же фигуре (вид справа) показано, как луч света благодаря входной и выкодной при мам, испытав многократное полное внутрен- нее отражение в одном слое призмы, равном по высоте d , переходит во второй слой и т. д., пока полностью не будет использован весь объем призмы. Данная геометрическая форма ячейки дает,возможность сделать так, чтобы луч выходил из пр.дзмы на той же грани, куда он и входит. Это возможно когда призма изготовлена для луча с диаметром, равным d., а используется для пучка с диаметром меньшим а , и при этом пучок входит в призму не по центру входной грани, а сдвинут относительно него на некоторое расстояние. На фиг. 1 и 2 ясно видно, что длина пути луча света вдоль продольной оси призмы, параллельной вектору R увеличена на величину (к.-1) (ri-1) где к, tl - число диаметров выходного светового луча, укладывающихся в высоте призмы и в ее поперечном размере, соответственно; С -Дли- . на прямого параллелепипеда, основание которого - прямоугольник. К этому числу необходимо добавить длину хода луча в боковых призмах в. (к-1) слое. При этом ось луча света, выходящего из ячейки, смешена на расстояние 42 cLотносительно оси входящего луча. с Предлагаемая ячейка может быЛ применена в магнитооптическом модуляторе света или в измерителе магнитного поля в качестве активного элемента. Если такую ячейку изготовить из электрооптического материала и связать ее с элементами электрооптических модуляторов, уже выпускаемых промышленностью, то это может значительно увеличить их эффективность. Формула изобретения Ячейка фарадеевского модулятора света, состоящая из призмы, обеспечивающей многократное полное внутреннее отражение света, отличающаяся тем, что, с целью повыщения чувствительности и упрощения юстировки оптической системы, включаюшей в себя данную ячейку, основание призмы, изготовленной из магнитооптического материала, (представляет собой прямоугольник, к двум противолежащим сторонам которого прилегают две равнобедренные трапеции с углами при ос1ювании, равными 45 , большее основа гие одной из этих трапеций совпадает с соответствующей стороной прямоугольника и равно ей, а большее ослование второй трапеции совпадает с противолежащей стороной прямоугольника таким образом, что это основание выступает на величину, равную разности больших основа- iftift и равную двойному диаметру выходного светового пучка, причем выступающая часть второй трапеции отсечена прямой, проходящей через верши 1у прилегающего к ней угла прямоугольника и параллельной стороне этой трапеции, противолежащей выступающей части, а ширина граней призмы, проходящих через меньшие основания упомянутых трапеций, равна этим основаниям к диаметру выходящего светового пучка, при этом упомянутые грани призмы находятся в оптическом контакте с гранями входной и выходной прямых призм, контактирующие грани которых проходят через большие основания трапеций, повторяющих форму упомянутых равнобедренных трапеций и являюшихся основаниями входной и выходной призм.

М

t (А} А

(}Е

(н}и

N

м

/

/

L

/

А

ы

Т)

н

Н

К

К