4.5. Магнитооптические модуляторы (мом)

4.5.1. Работа МОМ основана на управлении параметрами кристалла, например ферритоитриевого (железоиттриевого) граната(ЖИГ), иттрий-алюминиевого граната с примесьюGa, а также специальных стекол при помощи магнитного поля.

Исторически первым в 1907 г. исследовался МОМ на эффекте Коттона-Мутона(рис 4.10). Он представляет собой кристалл, помещенный в поле двух соленоидов, питаемых управляющим напряжениемU_упртаким образом, что направление светового пучка перпендикулярно направлению управляющего магнитного поляН_у(поперечное намагничивание).

Рис. 4.10. МОМ на эффекте Коттона-Мутона

Линейно поляризованный входным поляризатором П пучок после прохождения кристалла К становится эллиптически поляризованным, т.е. происходит поляризационная модуляция. Для преобразования ее в амплитудную на выходе ставится анализатор А, выделяющий линейную поляризацию, ортогональную входной, подобно ЭОМ.

4.5.2. МОМ на эффекте Фарадея(рис. 4.11) представляет собой кристалл, помещенный внутрь соленоида, питаемого управляющим напряжениемU_упртаким образом, что направление светового пучка примерно совпадает с направлением управляющего магнитного поля(продольное намагничивание).

Линейно-поляризованный входным поляризатором Ппучок света (например, с вертикальной поляризацией) после прохождения кристалла получит поворот плоскости поляризации на угол_м, т.е. происходит поляризационная модуляция, которая преобразуется в амплитудную выходным анализаторомА, выделяющим поляризацию, ортогональную входной.

Максимальный коэффициент модуляции определяется углом _м.

.

Для М_мод1 нужны сильные управляющие поля. Например, для стекол постоянная ВердеV_в10 град/Тлсмв видимом диапазоне, а в ИК-диапазоне параметры еще хуже, так какV~², хотя поглощение уменьшается.

Достоинствами МОМ являются малый коэффициент отражения и слабая зависимость поглощения от.

Недостатки : большая мощность и инерционность управления.

4.5.3. Реализовать все достоинства МОМ и ликвидировать недостатки удается только в тонких магнитных пленках. На рис. 4.12 показан вариант конструкции волноводного МОМ на основе эффекта Фарадея. В этой конструкции эффект Фарадея приводит к связи мод Н₁иЕ₁. Для идеальной связи необходимо условиефазового синхронизма, однако, в обычном ОВ это условие не выполняется.

Рис.4.11. МОМ на эффекте Фарадея

Для достижения этого условия на поверхности ОВ создается решетка проводников, обеспечивающая периодическое изменение Н_zпри периодеd, выбираемом из условияи одновременно являющаяся плоской зигзагообразной управляющей обмоткой.

В данной конструкции управление производится не столько величиной вектора Н_упр, сколько углом ориентации векторапо отношению к направлению распространения светового пучка (уголв формуле 4.5). Для этого кроме поля, создаваемого плоской управляющей обмоткой к МОМ подводится постоянное подмагничивающее поле с векторомпод углом 45⁰к направлению светового пучка. Поэтому вектор суммарного поля

Рис. 4.19. Фарадеевский волноводный МОМ

при изменении управляющего напряжения будет меняться и по величине и по направлению, а периодичность решетки обеспечивает поворот поляризации исходнойН₁– моды на угол _М≤90⁰, т. е. преобразованию ее вЕ₁– моду.

Входной пучок вводится в ОВ при помощи призмы П1, а выходной выводится при помощи призмыП2с двойным лучепреломлением, вследствие чего модыН₁иЕ₁выводятся под разными углами, т. е. модаЕ₁сразу оказывается промодулированной по амплитуде с коэффициентом модуляции

где - дополнительный коэффициент, учитывающий отличие от объемного МОМ на эффекте Фарадея.

В реальной конструкции при h=3,5 мкм;=1,15 мкм,L=0,6 смприI_упр=0,5Аи=0,8получен коэффициентМ_мод 0,52на частотахF_мод80 МГц.