Магнитооптический модулятор монохроматического излучения

О П И С А Н И Е )505985 Саюв Советских Социалистических Республик) Приорит Государствениый комит Совета Микистров ССС о 3 621.376.223:(45) Дата опубликования описания 30.08.76 о делам изобретении и открыти 72) Автор изобретения А, И. Ванюрихин 71) Заявител(54) МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ МОДУЛЯТО МОНОХРОМАТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ржащие магникоторых один из у,гой -Изобретение относится к магнитооптическим модуляторам монохроматического излучения, в которых используется фарадеевское вращение плоскости поляризации света.Известны магнитооптические модуляторы излучения, содержащие два поляризатора и установленный между ними активный элемент с подмагничивающей катушкой. Оси наибольшего пропускания поляризаторов могут быть ориентиренаны одна относительно другой под разными углами. Например, при угле 45 между ними частота модуляции равна частоте подмагничивающего поля и чувствительность системы становится м аксим альной. С целью повышения эффективности модулятора в качестве магнитоактивного элемента используют железоиттриевые гранаты (Уз 1.е,01), обладающие большой величиной удельного поворота плоскости, поляризации излучения. Однако известные схемы магнитооптических модуляторов чувствительны к влиянию внешнего магнитного поля и, следовательно, имеют существенный недостаток при использовании их в прецизионных поляриметрических устройствах.Известны также устройства, соде два последовательно рааположенных тооптических элемента, каждый изуправляется своим полем, причемних является измерительным, а др компенсирующим. Применение таких устройств позволяет скомпенсировать влияние постоянных мешающих факторов, таких, например, как внешние паразитные поля.5 Однако поскольку в этих устройствах создается два различных магнитных поля, то, соответственно требуется и наличие двух генераторов поля - соленоидов или магнитов, что усложняет конструкцию и затрудняет компеп сацию переменных факторов.Целью изобретения является разработкаматнитооптического модулятора монохроматического излучения, обладающего повышенной стабильностью при воздействии внешнего 15 магнитного поля,Указанная цель достигается тем, что вм агнитооптическом модуляторе монохром атического излучения, содержащем расположенные между двумя поляризаторами два одно родных магнитооптических элемента, первыйиз которых введен в годмагничивающую катушку, а второй - нет, между этими элементами установлена фазовая полуволновая пластина, оптическая ось которой совмещена с 25 плоскостью поляризации излучениявходящего в первый магнитооптический элемент.Отличие предложенного модулятора состоит в том, что установленная между физически однородными (т. е. выполненными из одного З 0 и того же материала и имеющими одинако15 40 45 50 556065 вую величину постоянной Верде и дисперсионные характеристики) магнитооптическими элементами полуволновая пластина поворачивает плоскость лоляризации входящего в нее излучения на угол а, где а - азимут плоскости ,поляризации излучения относительно оптической оси полуволновой пластины. Это свойство полуволновой пластины хорошо известно, Следовательно, если в подмагничивающей катушке модулятора установлен толыко один магнитооптический элемент, а другой вынесеза катушку (естественно, на пути, прохождения излучения), то угол поворота плоскости поляризации излучения перовым элементом изменится на обратный,после прохождения излучения через полуволновую пластину, которая расположена между магнитооптическими элементами, Если на эту систему будет воздейслвовать внешнее однородное магнитное поле, то оно вызове поворот плоскости поляризации излучения на выходе каждого элемента, равный,по 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 неоднородчости внешнего магнитного поля. На фиг. 1 показана блок-схема предложенного модулятора; на фит. 2 - векторная диаграмма, поясняющая работу модулятора. Модулятор состоит из поляризаторов 1, 2, установленных осями, главного ,пропускания под некоторым углом, например под углом 45, магнитооптических элементов 3, 4, подмагничивающей катушки б и фазовой полу- волновой пластины б, оптическая ось которой совмещена с осью главного пропускания поляризатора 1 (или, что то же самое, с плоскостью поляризации излучения, входящего в магнитооптический элемент 3). Векторы Оь О, О, условно обозначают оптическую ось полуволновой пластиныб, плоскость поляризации излучения на выходе элемента 3 и плоскость поляризации излучения на выходе элемента 4 соответственно; а - угол поворота плоскости поляризации излучения магнитооптпчеоким элемептом 3 привоздействиина него магнитного поля катушки б и угол между оптической осью пластины б и плоскостью поляризации излучения, вышедшего из пластины б. Работа магнитооптического модулятора монохром атич еского излучения заключается в следующем. Монохроматическое излучение, пройдя поляризатор 1, становится линейно поляризованным, и плоскость, поляризации его совпадает с вектором О (оптическая ось пластины б). Затем под воздействием магнитного поля катушки б в магнитооптическом эле 5 10 20 25 30 35 менте 3 плоскость поляризации излучения поворачивается на угол а (вектор 02). Так как плоскость поляризации водящего в пластину б излучения составляет угол а с оптической осью этой, пластины, то после прохождения излучения через пластину б плоскость его поляризации повернется на угол а относительно оптической оси пластины б (или вектора 0,). Далее излучение, проходит магнитооптический элемент 4 и второй поляризатор 2, служащий анализатором. Таким образом, если отсутствует внешнее магнитное, поле, то модуляция излучения на выходе поляризатора 2 осуществляется как бы в противофазе по отношению к модулирующему электрическому сигналу катушки 5, Если же на модулятор воздействует внешнее однородное магнитное поле, то эффект поворота, плоскости поляризации каждым магнитооптическим элементом под действием этого поля будет иметь разный знак, а следовательно, суммарный эффект окажется равным нулю или же уменьшен в случае воздействия на модулятор неоднородного внешнего магнитного поля. Глубина модуляции может быть значительно увеличена, если элемент 4 поместить во вторую подмагничивающую катушку и соединить ее с первой последовательно-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-экономическая эффективность изобретения заключается в следующем:уменьшено влияние внешнего неоднородного магнитного поля на работу модулятора или же полностью исключено в случае внешнего однородного магнитного поля;при использовании такого модулятора в прецизионных поляриметрических устройствах, например в поляризационных автоколлиматорах, стабилизаторах постоянного и переменного тока, стабилизаторах оветового потока лампы и других устройствах, может быть существенно увеличена стабильность их работы, а следовательно, и их основные точностные характеристики. Формула изобретения Магнитооптический модулятор монохроматического излучения, содержащий два поляризатора, измерительный магнитооптический элемент с управляющей катушкой и компенсирукщий элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения стабильности его работы при воздействии внешнего магнитного поля, между магнитооптическими элементами установлена полуволновая фазовая пластинка, оптическая ось которой совмещена с плоскостью поляризации излучения, направляемого в пер:вый магнитооптический элемент.505985 фиг, 1 ставитель Н. РешетниковТехред В. Рыбакова Корректор В. Гутман Орловская едак Заказ 711 ПодписноеССР НИИ Тип, Харьк, фил, пред, Патент Изд,303Государственного по делам изо Москва, Ж,Тираж 653омитета Совета Министроветений и открытийаушская наб., д. 4/5