УДК535.6Е. И. Бессонов, Е. М. Рудой, С. В. Сирота, В. Г.Янов, В. В. ЯщенкоКОМПЕНСАЦИЯ НЕОДНОРОДНОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯПО АПЕРТУРЕ ПУЧКА В ОПТИЧЕСКОМ ВЕНТИЛЕ
В магнитооптических вентилях часто используютпостоянные магниты трубчатой формы с осевой намагниченностью. Эти магнитыобладают существенным недостатком: величина его поля не является постояннойпри перемещении внутри отверстия в направлении, перпендикулярном осиотверстия. В полярных координатах r и z (z — совпадает с продольнойосью отверстия магнита и оптической осью вентиля) величина магнитного поляявляется минимальной на оси отверстия магнита (то есть, где r = 0), при увеличении радиальнойкоординаты r магнитноеполе возрастает. Зависимость величины магнитного поля Н от радиальной координатыr носит характер,близкий к линейному: Н = Аr+ В, где А — коэффициент зависимости магнитного поля от первой степенирадиальной координаты r,В — величина магнитного поля наоптической оси.
Магнитное поле не является постоянным по апертурепучка, величина угла поворота плоскости поляризации равна 450не навсей апертуре пучка, а только на ее части, это приводит к снижению добротностивентиля.
В оптическом вентиле с кольцевой апертурой ротатора внутри ротатора находится пустой объем цилиндрической формы, который можно использовать для повышениядобротности вентиля.
В пустую полость внутри ротатора необходимоустановить постоянный магнит цилиндрической формы с осевой намагниченностью,причем направление его магнитного поля должно быть противоположно направлениюмагнитного поля постоянного магнита трубчатой формы с осевой намагниченностью [1].
Н1
r1
r2
r
Н2
r1
r2
r Н3
r1
r2
r
Рис 1. График зависимости величины магнитного поля H1от радиальной координаты rдля постоянного магнита трубчатой формы с осевой намагниченностью
Рис. 2. График зависимости величины магнитного поля H2от радиальной координаты rдля 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 поляв разработанном магнитооптическом вентиле. Эти графики приведены в пределахизменения координаты rот r1до r2, где r1 – радиус внутреннейповерхности ротатора трубчатой формы, r2 – радиус наружной поверхности ротатора трубчатойформы. Величина магнитного поля H1,создаваемого магнитом трубчатой формы, возрастает при увеличении r (рис. 1), а величинамагнитного поля H2,создаваемого магнитом цилиндрической формы, убывает при увеличении r (рис. 2). Подборомпараметров этих магнитов можно добиться, чтобы величина суммарного магнитногополя H3 слабозависела от r при измененииrвпределах от r1до r2 (рис.3).
Постоянство величины магнитного поля в пределахкольцевой апертуры ротатора трубчатой формы приводит к равенству углаплоскости поляризации оптического излучения, в результате чего в результате чего снижается коэффициент поглощенияKпр вентиляв прямом направлении и возрастает коэффициент поглощения Kобр вентиля в обратномнаправлении. Это приводит к повышению добротности Q вентиля, которая вводится следующим образом:
Q = Kпр/ Kобр,
4 8 9
1 2 3
5 6 7 Рис. 4. Схема оптического вентиля
в результате чего улучшаются потребительские свойства разработанного оптическоговентиля. Он содержит(рис. 4) последовательно расположенные на оптической оси поляризатор 1, преобразователь круглой апертуры оптическогопучка в кольцевую апертуру оптического пучка, в состав которого входят зеркало2 в форме конусной поверхности и зеркало 3 в форме усеченной конуснойповерхности, ротатор 4 кольцевого сечения, преобразователь кольцевой апертурыоптического пучка в круглую апертуру оптического пучка, в состав котороговходят зеркало 5 в форме усеченной конусной поверхности и зеркало 6 в формеконусной поверхности. Оптический вентиль содержит также анализатор 7, магнитнуюсистему 8 и постоянный магнит цилиндрической формы с осевой намагниченностью 9.Магнитная система 8 выполнена в
виде постоянного магнитатрубчатой формы с осевой намагниченностью.
ЛИТЕРАТУРА
1. Янов В. Г., БессоновЕ. И., Бессонов П. Е., Оптические вентили. СПб, 2004. С. 94 — 95.
2. Мещеряков Н. Н., РудойА. 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, МПК7G02 F3/00, 1/00, 1/09.