Внутрирезонаторный магнитооптический модулятор

Внутрирезонаторный магнитооптический модулятор, содержащий установленные вдоль оптической оси резонатора лазера магнитооптическую ячейку и частичный поляризатор, а также устройство для создания магнитного поля, отличающийся тем, что, с целью уменьшения вносимых в резонатор лазера потерь, модулирующей мощности, габаритов, массы и стоимости модулятора, магнитооптическая ячейка содержит управляемый фарадеевский вращатель с замкнутым магнитопроводом, выполненный в виде диска из магнитооптически активного монокристалла толщиной

где F удельное фарадеевское вращение; k₁ и k₂ - коэффициенты наибольшего и наименьшего главного пропускания частичного поляризатора,
а внешняя часть замкнутого магнитопровода выполнена в виде двух одинаковых сердечников из поликристаллического феррита.

Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в лазерных линиях связи, лазерном газоанализе, оптоэлектронике, в быстродействующих оптических вычислительных устройствах и т.д.
Цель изобретения уменьшение вносимых в резонатор потерь, модулирующей мощности и стоимости модулятора.
На фиг. 1 изображена схема лазера с внутрирезонаторным модулятором; на фиг.2 изображен более детально модулирующий элемент.
Лазер состоит из резонатора, образованного зеркалами 1 и 2, активной среды 3, частичного поляризатора 4, модулирующего элемента 5, управляющей катушки 6 и источника 7 модулирующей мощности. Модулирующий элемент 5 состоит из магнитооптически активного образца монокристалла 8, имеющего форму диска, замыкающих магнитопровод одинаковых элементов 9 и 10, выполненных в виде сердечников из поликристаллического феррита, имеющего достаточно большую начальную магнитную проницаемость и малые магнитные потери в области частот модуляции. Центральная часть сердечников представляет собой полый стержень круглого сечения, на который намотана управляющая катушка 11. Стрелка (фиг. 2) показывает направление светового луча. Толщину диска 8 монокристалла выбирают с учетом особенностей управления поляризацией излучения в лазере с амплитудно анизотропным резонатором (фиг.1). Условие выбора длины вращающего элемента модулятора имеет вид

где угол поворота плоскости поляризации излучения при его одном проходе через монокристалл;
k₁ и k₂ коэффициенты наибольшего и наименьшего главных пропусканий частичного поляризатора 4, создающего амплитудную анизотропию резонатора.
При использовании ЖИГ для управления поляризацией излучения с l 3,39 мкм в лазере, амплитудная анизотропия которого создается двумя окнами Брюстера из материала с показателем преломления n 1,52, минимальная толщина образца, необходимая для получения q 9,3^o в состоянии магнитного насыщения, составляет приблизительно 1,1 мм, так как удельное вращение материала железоиттриевого граната (ЖИГ) для этой линии излучения достигает 87 град/cм. В модуляторе (фиг.2) места соединения отдельных элементов замкнутой магнитной цепи в единое целое на основе оптического контакта расположены за пределами области взаимодействия излучения с магнитооптически активным образцом.
В целях экономии материала ЖИГ, а также для получения оптимальных характеристик модулятора часть магнитопровода, где не проходит луч лазера, выполняют из поликристаллического феррита с большой магнитной проницаемостью, удовлетворяющей ряду требований. Во-первых, материал должен легко намагничиваться и размагничиваться, т.е. петля гистерезиса должна быть узкой, чему соответствуют малое значение коэрцитивной силы (Н_c) и большое значение начальной магнитной проницаемости (m_п). Выполнение этих условий позволяет уменьшить управляющую мощность. Во-вторых, материал должен обладать большой индукцией насыщения, т.е. обеспечивать прохождение максимального магнитного потока через заданную площадь поперечного сечения магнитопровода. При выполнении этого требования можно изготовить модулятор с минимальными габаритами и массой. В-третьих, при необходимости разработки высокочастотных модуляторов магнитопровод из магнитомягкого материала должен иметь возможно меньшие потери, которые складываются из потерь на гистерезис и потерь на вихревые токи. Потери на гистерезис пропорциональны площади петли гистерезиса и частоте перемагничивания. Для частот до 1,5 МГц наиболее выгоден феррит 400 НН, а для частот до 30 МГц феррит 10СЧ6 (намагниченный постоянным магнитным полем порядка 10 Э).
Изобретение относится к лазерной технике и может быть использовано в оптических линиях связи, в лазерном газоанализе, оптоэлектронике, в быстродействующих оптических вычислительных устройствах. Цель изобретения - уменьшение вносимых в резонатор лазера потерь, модулирующей мощности и стоимости модулятора. Магнитооптическая ячейка содержит управляемый элемент 8 в виде диска из магнитооптически активного монокристалла. Замыкающий магнитопровод содержит два одинаковых элемента 9 и 10 в виде сердечников из поликристаллического феррита. Центральная часть сердечников представляет собой полый стержень круглого сечения, на который намотана управляющая катушка 11. Толщину управляемого элемента 8 выбирают с учетом эффективного управления поляризацией излучения лазера с амплитудно анизотропным резонатором. 2 ил.