Текст работы

УДК 535.6
Е. И. Бессонов, Е. М. Рудой, С. В. Сирота, В. Г. Янов, В. В. Ященко

КОМПЕНСАЦИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ПО АПЕРТУРЕ ПУЧКА В ОПТИЧЕСКОМ ВЕНТИЛЕ

В магнитооптических вентилях часто используют постоянные магниты трубчатой формы с осевой намагниченностью. Эти магниты обладают существенным недостатком: величина его поля не является постоянной при перемещении внутри отверстия в направлении, перпендикулярном оси отверстия. В полярных координатах r и z (z - совпадает с продольной осью отверстия магнита и оптической осью вентиля) величина магнитного поля является минимальной на оси отверстия магнита (то есть, где r = 0), при увеличении радиальной координаты r магнитное поле возрастает. Зависимость величины магнитного поля Н от радиальной координаты r носит характер, близкий к линейному: Н = Аr + В, где А - коэффициент зависимости магнитного поля от первой степени радиальной координаты r, В - величина магнитного поля на оптической оси.
Магнитное поле не является постоянным по апертуре пучка, величина угла поворота плоскости поляризации равна 450 не на всей апертуре пучка, а только на ее части, это приводит к снижению добротности вентиля.
В оптическом вентиле с кольцевой апертурой ротатора внутри ротатора находится пустой объем цилиндрической формы, который можно использовать для повышения добротности вентиля.
В пустую полость внутри ротатора необходимо установить постоянный магнит цилиндрической формы с осевой намагниченностью, причем направление его магнитного поля должно быть противоположно направлению магнитного поля постоянного магнита трубчатой формы с осевой намагниченностью [1].
-100965-5737225Н1
r1
r2
r
Н2
r1
r2
r
Н3
r1
r2
r
Рис 1. График зависимости величины магнитного поля H1 от радиальной координаты r для постоянного магнита трубчатой формы с осевой намагниченностью
Рис. 2. График зависимости величины магнитного поля H2 от радиальной координаты r для постоянного магнита цилиндрической формы с осевой намагниченностью
Рис. 3. График зависимости суммарного поля H3, создаваемого магнитами трубчатой и цилиндрической форм с осевой намагниченностью
00Н1
r1
r2
r
Н2
r1
r2
r
Н3
r1
r2
r
Рис 1. График зависимости величины магнитного поля H1 от радиальной координаты r для постоянного магнита трубчатой формы с осевой намагниченностью
Рис. 2. График зависимости величины магнитного поля H2 от радиальной координаты r для постоянного магнита цилиндрической формы с осевой намагниченностью
Рис. 3. График зависимости суммарного поля H3, создаваемого магнитами трубчатой и цилиндрической форм с осевой намагниченностью
На рисунках 1, 2 и 3 приведены графики, поясняющие формирование магнитного поля в разработанном магнитооптическом вентиле. Эти графики приведены в пределах изменения координаты r от r1 до r2, где r1 – радиус внутренней поверхности ротатора трубчатой формы, r2 – радиус наружной поверхности ротатора трубчатой формы. Величина магнитного поля H1, создаваемого магнитом трубчатой формы, возрастает при увеличении r (рис. 1), а величина магнитного поля H2, создаваемого магнитом цилиндрической формы, убывает при увеличении r (рис. 2). Подбором параметров этих магнитов можно добиться, чтобы величина суммарного магнитного поля H3 слабо зависела от r при изменении r в пределах от r1 до r2 (рис. 3).
Постоянство величины магнитного поля в пределах кольцевой апертуры ротатора трубчатой формы приводит к равенству угла плоскости поляризации оптического излучения, в результате чего в результате чего снижается коэффициент поглощения Kпр вентиля в прямом направлении и возрастает коэффициент поглощения Kобр вентиля в обратном направлении. Это приводит к повышению добротности Q вентиля, которая вводится следующим образом :
Q = Kпр/ Kобр,
5715003433445 4 8 9
1 2 3
5 6 7
Рис. 4. Схема оптического вентиля
00 4 8 9
1 2 3
5 6 7
Рис. 4. Схема оптического вентиля
в результате чего улучшаются потребительские свойства разработанного оптического вентиля. Он содержит (рис. 4) последовательно расположенные на оптической оси поляризатор 1, преобразователь круглой апертуры оптического пучка в кольцевую апертуру оптического пучка, в состав которого входят зеркало 2 в форме конусной поверхности и зеркало 3 в форме усеченной конусной поверхности, ротатор 4 кольцевого сечения, преобразователь кольцевой апертуры оптического пучка в круглую апертуру оптического пучка, в состав которого входят зеркало 5 в форме усеченной конусной поверхности и зеркало 6 в форме конусной поверхности. Оптический вентиль содержит также анализатор 7, магнитную систему 8 и постоянный магнит цилиндрической формы с осевой намагниченностью 9. Магнитная система 8 выполнена в

виде постоянного магнита трубчатой формы с осевой намагниченностью.

ЛИТЕРАТУРА

1. Янов В. Г., Бессонов Е. И., Бессонов П. Е., Оптические вентили. СПб, 2004. С. 94 - 95.
2. Мещеряков Н. Н., Рудой А. Е., Экало А. В., Янов В. Г., Ященко В. В. Оптический вентиль. Патент РФ № 2234113 на изобретение, приор. 14.11. 2002, публ. 10.08.2004, МПК7G 02 F 3/00, 1/00, 1/09.