Магнитооптические кристаллы MOS-4, MOS-10, TGG
Магнитооптические стекла МОП-4 и МОП-10 предназначены для управления выходным световым потоком лазерного излучения в магнитном поле видимого и ближнего ИК-диапазона. Используются при изготовлении оптических затворов модулятора, основанного на фарадеевском вращении плоскости поляризации света. Они отличаются повышенной постоянной Верде.
Магнитооптический кристалл тербий галлиевого гранатаTGG является оптимальным материалом для устройств Фарадея (вращателя и изолятора) в диапазоне от 400 до 1100 нм, исключая 470-500 нм. TGG обладает сочетанием превосходных свойств, таких как большая постоянная Верде, низкие световые потери, высокая теплопроводность и высокий порог светового повреждения, что делает его уникальным материалом для устройств Фарадея, особенно подходящим для лазеров на YAG и Ti: сапфировых перестраиваемых лазеров, кольцевых лазеров и затравки. инжектированные лазеры.
Фарадеевский или магнитооптический эффект
В 1845 году Майкл Фарадей обнаружил, что когда стеклянный блок подвергается воздействию сильного магнитного поля, он становится оптически активным. Когда плоскополяризованный свет проходит через стекло в направлении, параллельном приложенному магнитному полю, плоскость вибрации поворачивается. С самого раннего открытия Фарадея это явление наблюдалось во многих твердых телах, жидкостях и газах. Величина вращения, наблюдаемая для любого данного вещества, экспериментально определяется как пропорциональная напряженности поля и расстоянию, которое свет проходит через среду.
Константа, называемая постоянной Верде, определяется как вращение на единицу пути на единицу напряженности поля. В газах также должна быть указана плотность.
В отличие от электрооптического эффекта, магнитооптический эффект вызывает истинное вращение плоскости поляризации для любого угла входной поляризации. В простом электрооптическом устройстве доступны только чистые вращения; все другие промежуточные напряжения создают разные степени состояний эллиптической поляризации из линейного входного состояния. Однако вращатель Фарадея действительно поворачивает плоскость входной поляризации на любой угол (при условии, что вы можете создать достаточно сильное магнитное поле).
Постоянная Верде для большинства материалов чрезвычайно мала и зависит от длины волны. Эффект наиболее сильно проявляется у веществ, содержащих парамагнитные ионы, таких как тербий. Фактически, самые высокие постоянные Верде обнаруживаются в стеклах, легированных тербием. Несмотря на свою дороговизну, этот материал имеет значительные преимущества и на других подложках, в частности, отличную прозрачность, высокое оптическое качество, большие размеры и высокую устойчивость к лазерным повреждениям.
Хотя эффект Фарадея сам по себе не является хроматическим, сама по себе постоянная Верде в значительной степени зависит от длины волны. При длине волны 632,8 нм постоянная верде для вращающегося стекла Фарадея составляет 0,329–0,37, тогда как на длине волны 1064 нм она упала до 0,108. Такое поведение означает, что устройства, изготовленные с определенной степенью вращения на одной длине волны, будут производить гораздо меньшее вращение на более длинных волнах.
Изолятор Фарадея. Чаще всего ротатор Фарадея используется в сочетании с входными и выходными поляризаторами для образования изолятора. При оптической обратной связи большой мощности это может повредить или нарушить работу фемтосекундных лазерных систем. Чтобы уменьшить эту обратную связь, в систему вставлен оптический изолятор на основе эффекта Фарадея. Изоляторы Фарадея - это пассивные однонаправленные невзаимные устройства, которые используют явление магнитооптического вращения для изоляции источника от отражений в оптической системе. Изолятор защищает лазерный генератор от оптической обратной связи, что делает изоляторы Фарадея ключевым компонентом многих современных лазерных систем.
Вращатели Фарадея также используются, например, в кольцевых лазерных системах для введения механизма потерь (в сочетании с некоторым другим селективным элементом внутрирезонаторной поляризации), который больше для одного направления распространения, чем для другого.