МАГНИТООПТИЧЕСКИЙ ВРАЩАТЕЛЬ ПЛОСКОСТИ ПОЛЯРИЗАЦИИ СВЕТА

Полезная модель относится к области волоконной оптики, а именно к волоконно-оптическим устройствам, предназначенным для модуляции и переключения направления света, исходящего от независимого источника, основанных на магнитооптических приборах, обладающих эффектом Фарадея.
В качестве прототипа выбрана конструкция магнитооптического (МО) вращателя плоскости поляризации (патент UA 70833).
Конструкция вращателя поляризации включает плоскую подложку, на которой расположена МО монокристаллическая пленка, входной и выходной торцы которой параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости пленки, при этом на поверхности пленки расположен источник магнитного поля, выполненный в виде плоского проводника переменной ширины, направление электрического тока в котором перпендикулярно направлению распространения света.
Недостатком МО вращателя поляризации света является низкая надежность работы устройства.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать МО вращатель плоскости поляризации света, путем использования двух массивов оптических волокон, расположенных, по разные стороны у торцов МО пленки, и выполнения плоского проводника заданной формы, что обеспечивает повышение надежности работы устройства.
N
h
XN (N=\,
(IN- fa)/(N-\)
V(X),
S
-Si
N
Поставленная задача решается тем, что магнитооптический вращатель плоскости поляризации света, включающий плоскую подложку, на которой расположена МО монокристаллическая пленка, входной и выходной торцы которой параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости пленки, источник магнитного поля, выполненный в виде плоского проводника переменной ширины, расположенного на поверхности пленки, направление электрического тока в котором перпендикулярно направлению распространения света, согласно полезной модели, дополнительно содержит два массива оптических волокон, расположенных по разные стороны у торцов МО пленки, оптические волокна в массивах для длин волн от до 2, 3...) с интервалом между соседними длинами волн расположены параллельно в один ряд, при этом осевые линии волокон для одноименных длин волн совпадают как друг с другом, так и с центральными осями соответствующих световых пучков, а расстояние между осями волокон в массиве AZ не менее диаметра оптического волокна, а также суммы ширины оптического пучка на выходном торце МО пленки и диаметра сердцевины оптического волокна, плоский проводник длиной рабочего участка AZ-(vV-l) выполнен в виде клина, расширяющегося в направлении уменьшения постоянной Верде с углом
а = arctg
(iV-l)-AZ
, а ширина ^/ плоского проводника на участках прохождения осей пучков
света с длиной волны Л составляет
s,=
3[Я
)= ^-Л
Л,
i-го
1
где   _ отклонение значения длины  волны   Л   от среднего значения   а с> (<9,) = 6> - (9  _ отклонение значения коэффициента удельного фарадеевского вращения  ^/   от
0.
V(X),
среднего значения За счет выполнения плоского проводника в виде клина с расчетным значением угла а при вершине и расположения клина расширяющейся гранью в сторону уменьшения постоянной Верде для рабочих длин волн, а также за счет размещения
Х\
проводника в положении, при котором участки клина с расчетной шириной Si для соответствующих длин волн находятся над их осями, обеспечивается равный поворот вектора поляризации для всех световых пучков.
За счет обеспечения равного расстояния между пучками света в МО пленке, а также за счет применения массивов оптических волокон, в которых оптические волокна расположены в один ряд и находятся на одинаковом расстоянии друг от друга, облегчается как ввод световых пучков в МО пленку, так и вывод световых пучков из МО пленки, что повышает надежность работы устройства.
Х\
Хъ
{Xs-X\)IA
V(X).
Устройство содержит (фиг. 1): 1 - МО пленка, 2 - подложка, 3 - плоский проводник, имеющий форму клина, 4 - входной массив входных оптических волокон 6, 5 - выходной массив выходных оптических волокон 7, для длин волн света от до с интервалом между соседними длинами волн. МО пленка 1 расположена на подложке 2. На поверхности МО пленки 1 расположен плоский проводник 3, выполненный в форме клина, его ширина увеличивается   в   сторону   уменьшения   постоянной   Верде   Угол   клина   составляет
а = arctg
S
N
, а ширина ^ плоского проводника на участках прохождения осей пучков
света с длиной волны Л составляет
а
S\
Х\
При указанном значении угла при вершине клина его совмещают с МО пленкой, при этом участок клина шириной располагается над осью светового пучка с (фиг. 1 и 4).
Х\
Остальные участки клина с шириной *\- для соответствующих световых пучков с автоматически располагаются над их осями.
Массивы оптических волокон могут представлять собой как оптические волокна, расположенные в один ряд в V-канавках (фиг. 2), так и монолитную конструкцию (фиг. 3). При этом на примыкающих к МО пленке концах оптических волокон могут быть расположены коллимирующие элементы.
МО вращатель плоскости поляризации света работает следующим образом.
На фиг. 4 показан вид МО вращателя сверху.
Пример.
Для построения заявляемого МО вращателя поляризации света могут быть использованы следующие элементы. В качестве МО пленки можно использовать монокристаллическую эпитаксиальную пленку с анизотропией «легкая плоскость» химического состава (BiLuCa)3(FeGa)sOi2, выращенную на гадолиний галлиевой подложке с ориентацией кристаллографических осей 111, с полем насыщения 1-50 Э. Для набора длин волн света с интервалом, например, 10 нм, например, 1530, 1540, 1550, 1560 и 1570 нм для такого типа МО материала значение коэффициентов удельного фарадеевского вращения составляет, примерно, 63,4, 62,5, 61,7, 60,9 и 60,1 град/мм, соответственно.
а=\,\
Для обеспечения диапазона углов поворота плоскости поляризации света, например, в интервале 90 градусов от минус 45 до плюс 45 градусов для указанных длин волн, плоский проводник при расстоянии между соседними оптическими волокнами AZ = 0,5 мм, должен иметь рабочую длину 2 мм и угол расширения 1 градуса, и располагаться на поверхности МО пленки, ширина которой увеличивается от пучка света с длиной волны 1530 нм в сторону пучка света с длиной волны 1570 нм. При этом ширина участка плоского проводника, располагающегося над осью пучка света с длиной волны 1530 нм, должна составлять 0,71 мм. При указанных конструктивных параметрах МО вращателя обеспечивается одновременное вращение вектора поляризации всех длин волн в интервале от минус 45 до плюс 45 градусов с
точностью не хуже ±0,14 %. Вращение плоскости поляризации пучков света на угол от 0 до ±45 градусов осуществляют электрическим током разной полярности.
В качестве материала плоского проводника можно использовать медь.
Для формирования входных пучков света, вводимых во входной торец пленки, на концах соответствующих оптических волокон могут располагаться коллимирующие оптические системы различного типа, например, градиентные волоконные линзы.
Для согласования выходных пучков света с соответствующими оптическими волокнами, на концах оптических волокон, выводящих свет из МО пленки, также могут располагаться коллимирующие элементы, например, градиентные волоконные линзы.
Таким образом, заявляемый МО вращатель поляризации света позволяет осуществлять синхронное вращение плоскости поляризации света на одинаковый угол, по меньшей мере, для двух длин волн. При этом ввод и вывод света в МО пленку осуществляется с помощью массивов оптических волокон, в которых оптические волокна расположены на одинаковом расстоянии друг от друга, за счет чего, а так же за счет соответствующей формы плоского проводника обеспечивается одинаковый интервал между соседними длинами волн.
Преимуществом предложенного МО вращателя плоскости поляризации света является более высокая надежность конструкции.