RU2603229C1 - Faraday isolator for non-polarized laser radiation - Google Patents
Faraday isolator for non-polarized laser radiation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2603229C1 RU2603229C1 RU2015127605/28A RU2015127605A RU2603229C1 RU 2603229 C1 RU2603229 C1 RU 2603229C1 RU 2015127605/28 A RU2015127605/28 A RU 2015127605/28A RU 2015127605 A RU2015127605 A RU 2015127605A RU 2603229 C1 RU2603229 C1 RU 2603229C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magneto
- optical element
- faraday isolator
- magnetic system
- optical
- Prior art date
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 42
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 8
- 230000006735 deficit Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000028161 membrane depolarization Effects 0.000 description 11
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/09—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect
- G02F1/093—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on magneto-optical elements, e.g. exhibiting Faraday effect used as non-reciprocal devices, e.g. optical isolators, circulators
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к оптической технике и может быть использовано как элемент оптической развязки на эффекте Фарадея для лазеров с неполяризованным излучением с субкиловаттной средней мощностью.The invention relates to optical technology and can be used as an element of optical isolation on the Faraday effect for lasers with unpolarized radiation with a sub-kilowatt average power.
В некоторых лазерных установках, в том числе лазерных генераторах и усилителях, представляется более удобным работать с неполяризованным излучением, что увеличивает эффективность и облегчает возможность настройки оборудования. Однако для них все также актуальной является проблема экранирования устройств от обратного излучения. Традиционно применяющиеся изоляторы, основанные на эффекте Фарадея, работают с поляризованным излучением, поэтому приходится либо отбрасывать половину излучения, либо ставить параллельно два устройства, работающие каждый со своей линейной поляризацией. Первый путь приводит к потере половины мощности излучения, второй усложняет конструкцию и приводит к увеличению габаритов изолятора.In some laser installations, including laser generators and amplifiers, it seems more convenient to work with unpolarized radiation, which increases the efficiency and facilitates the ability to configure equipment. However, for them, the problem of shielding devices from back radiation is also relevant. The traditionally used insulators based on the Faraday effect work with polarized radiation, so you have to either reject half the radiation or put in parallel two devices that each operate with their own linear polarization. The first way leads to the loss of half the radiation power, the second complicates the design and leads to an increase in the dimensions of the insulator.
Основной проблемой, ограничивающей применение изоляторов Фарадея в лазерах с большой средней мощностью излучения, является неизбежное тепловыделение в магнитооптических элементах, вызванное поглощением лазерного излучения при прохождении через них. Тепловыделение приводит к неоднородному распределению температуры по поперечному сечению магнитооптического элемента, в результате чего возникают искажения волнового фронта проходящего излучения ("тепловая линза") и неоднородное распределение угла поворота его плоскости поляризации, вызванное зависимостью постоянной Верде от температуры. Также наряду с циркулярным двулучепреломлением появляется и линейное, связанное с механическими напряжениями, обусловленными градиентом температуры (фотоупругий эффект). Поляризационные искажения лазерного пучка с субкиловаттной средней мощностью, появляющиеся при проходе через магнитооптический элемент, снижают важнейшую характеристику устройства - степень изоляции. Наибольший вклад в поляризационные искажения мощного лазерного пучка вносит так называемая термонаведенная деполяризация, обусловленная фотоупругим эффектом (Е.А. Хазанов. "Компенсация термонаведенных поляризационных искажений в вентилях Фарадея". Квант. электрон., 26:1 (1999), 59-64).The main problem limiting the use of Faraday isolators in lasers with a high average radiation power is the inevitable heat release in magneto-optical elements caused by the absorption of laser radiation when passing through them. Heat release leads to an inhomogeneous temperature distribution over the cross section of the magneto-optical element, resulting in distortion of the wavefront of the transmitted radiation (“thermal lens”) and inhomogeneous distribution of the angle of rotation of its plane of polarization, caused by the dependence of the Verdet constant on temperature. Along with circular birefringence, a linear one also appears, associated with mechanical stresses caused by the temperature gradient (photoelastic effect). Polarization distortions of a laser beam with a sub-kilowatt average power that appear when passing through a magneto-optical element reduce the most important characteristic of the device - the degree of isolation. The largest contribution to the polarization distortions of a high-power laser beam is made by the so-called thermally induced depolarization caused by the photoelastic effect (EA Khazanov. “Compensation of thermally induced polarization distortions in Faraday valves.” Quant. Electron., 26: 1 (1999), 59-64) .
Известны несколько конструкций изоляторов Фарадея, работающих с неполяризованным лазерным излучением с мощностью, превышающей 100 Вт. Все они состоят из того или иного вида поляризационного расщепителя пучка на входе устройства, поляризационного соединителя пучка на выходе и двух магнитооптических ротаторов плоскости поляризации и двух полуволновых пластин, помещенных в каждый из пучков. Магнитооптический ротатор состоит из магнитооптического элемента, помещенного в магнитную систему, состоящую из аксиально и радиально намагниченных колец. Так, например, в изоляторе, описанном в работе К. Никлауса [Nicklaus K. «Optical isolator for unpolarized laser radiation at multi-kilowatt average power» // Adv. Solid-State Photonics. 2006. C. 5-7], расщепитель пучка представляет собой два параллельных тонкопленочных поляризатора. Первый из них пропускает пучок с вертикальной поляризацией и отражает пучок с горизонтальной поляризацией, а второй, размещенный в отраженном от первого поляризатора горизонтальном пучке, отражает его параллельно пучку с вертикальной поляризацией. Поляризационный соединитель устроен аналогично, но работает в обратном направлении. Пучки проходят через два независимых магнитооптических ротатора, содержащих каждый цилиндрический магнитооптический элемент в аксиально симметричной магнитной системе. Полуволновые пластины устанавливаются таким образом, чтобы на прямом проходе после магнитооптических ротаторов поляризация была перпендикулярной поляризации на выходе из расщепителя в каждом из пучков.Several designs of Faraday isolators are known that operate with unpolarized laser radiation with a power exceeding 100 watts. All of them consist of one form or another of a polarizing beam splitter at the input of the device, a polarizing beam connector at the output, and two magneto-optical rotators of the plane of polarization and two half-wave plates placed in each of the beams. The magneto-optical rotator consists of a magneto-optical element placed in a magnetic system consisting of axially and radially magnetized rings. For example, in the isolator described by K. Nicklaus [Nicklaus K. “Optical isolator for unpolarized laser radiation at multi-kilowatt average power” // Adv. Solid-State Photonics. 2006. C. 5-7], the beam splitter is two parallel thin-film polarizers. The first of them transmits a beam with vertical polarization and reflects a beam with horizontal polarization, and the second, placed in a horizontal beam reflected from the first polarizer, reflects it parallel to a beam with vertical polarization. The polarization connector is designed similarly, but works in the opposite direction. The beams pass through two independent magneto-optical rotators containing each cylindrical magneto-optical element in an axially symmetric magnetic system. The half-wave plates are installed so that in a direct passage after the magneto-optical rotators, the polarization is perpendicular to the polarization at the exit of the splitter in each of the beams.
Другая известная конструкция [Nicklaus K., Langer Т. «Faraday isolators for high average power fundamental mode radiation» // Solid State Lasers XIX: Technology and Devices / Под ред. W.A. Clarkson et al., 2010. C. 75781U-75781U-10] аналогична предыдущей за исключением того, что магнитооптические элементы находятся в общей магнитной системе. Данная конструкция является наиболее близкой по технической сущности к заявляемой конструкции. Изолятор Фарадея (прототип) содержит последовательно расположенные на оптической оси поляризационный расщепитель, два магнитооптических цилиндрических элемента, установленных в общей магнитной системе, полуволновую пластину и поляризационный соединитель пучка. Магнитная система изолятора Фарадея выполнена из постоянных магнитов и магнитопроводящих материалов.Another well-known design [Nicklaus K., Langer T. "Faraday isolators for high average power fundamental mode radiation" // Solid State Lasers XIX: Technology and Devices / Ed. W.A. Clarkson et al., 2010. C. 75781U-75781U-10] is similar to the previous one except that the magneto-optical elements are in a common magnetic system. This design is the closest in technical essence to the claimed design. The Faraday isolator (prototype) contains a polarizing splitter sequentially located on the optical axis, two magneto-optical cylindrical elements installed in a common magnetic system, a half-wave plate, and a polarizing beam connector. The magnetic system of the Faraday isolator is made of permanent magnets and magnetically conductive materials.
Недостатками вышерассмотренной конструкции изолятора Фарадея (прототипа) являются сложность конструкции и настройки магнитооптических элементов, а также относительно высокий уровень деполяризации при работе с мощным лазерным излучением.The disadvantages of the above design of the Faraday isolator (prototype) are the complexity of the design and tuning of magneto-optical elements, as well as the relatively high level of depolarization when working with high-power laser radiation.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение максимально допустимой рабочей мощности изолятора Фарадея, эксплуатируемого в лазерных системах с неполяризованным излучением, при сохранении заданной степени изоляции и без значительного усложнения его оптической конструкции.The problem to which the invention is directed is to increase the maximum permissible operating power of a Faraday isolator operated in laser systems with non-polarized radiation, while maintaining a given degree of isolation and without significantly complicating its optical design.
Технический результат в разработанном изоляторе Фарадея для неполяризованного лазерного излучения достигается за счет того, что он, как и прототип, содержит последовательно расположенные на оптической оси поляризационный расщепитель пучка, магнитооптический ротатор, представляющий собой магнитооптический элемент, установленный в магнитной системе, выполненной с использованием постоянных магнитов, полуволновую пластину и поляризационный соединитель пучка.The technical result in the developed Faraday isolator for unpolarized laser radiation is achieved due to the fact that, like the prototype, it contains a polarizing beam splitter sequentially located on the optical axis, a magneto-optical rotator, which is a magneto-optical element mounted in a magnetic system made using permanent magnets , half-wave plate and polarizing beam connector.
Новым в разработанном изоляторе Фарадея является то, что поляризационный расщепитель пучка, магнитооптический элемент и поляризационный соединитель пучка выполнены и установлены таким образом, что два лазерных пучка с ортогональными поляризациями проходят через упомянутый магнитооптический элемент параллельно на определенном расстоянии друг от друга.What is new in the developed Faraday isolator is that the polarizing beam splitter, magneto-optical element, and polarizing beam connector are made and installed in such a way that two laser beams with orthogonal polarizations pass through the magneto-optical element in parallel at a certain distance from each other.
Такое построение изолятора Фарадея в соответствии с п. 1 формулы позволяет повысить его степень изоляции и максимально допустимую рабочую мощность. Этот результат достигается за счет того, что два пучка, пропущенные параллельно на определенном расстоянии друг от друга через один магнитооптический элемент, оказывают взаимное тепловое влияние друг на друга, тем самым уменьшая градиент температуры в области между пучками и, соответственно, упругие напряжения, обуславливающие возникновение термонаведенной деполяризации. Численные расчеты, проведенные авторами, подтверждают это и показывают, что термонаведенная деполяризация, наведенная в магнитооптическом элементе при прохождении через него двух пучков, оказывается меньше, чем термонаведенная деполяризация в цилиндрическом магнитооптическом элементе при прохождении через него одного из этих пучков, что также подтверждено экспериментально.Such a construction of the Faraday isolator in accordance with
Для разработанного изолятора Фарадея целесообразно изготовить аксиально симметричную магнитную систему с круглой апертурой на основе традиционной коаксиально симметричной системы постоянных магнитов, для которой разработан ряд эффективных методов создания поля с высокой напряженностью. Расщепитель пучка и соединитель пучка изготовлены в виде симметричных наклонных призм из двулучепреломляющей среды (например, исландского шпата) с оптической осью, перпендикулярной оси распространения света, которые превращают неполяризованный свет на входе в два пучка с ортогональной линейной поляризацией на выходе на расстоянии, определяемом параметрами призм и длиной волны излучения. Полуволновая пластина устанавливается таким образом, чтобы на прямом проходе после магнитооптического ротатора поляризация в каждом из пучков была ортогональной поляризации, получаемой на выходе из расщепителя.For the developed Faraday isolator, it is advisable to produce an axially symmetric round-aperture magnetic system based on the traditional coaxially symmetric system of permanent magnets, for which a number of effective methods for creating a field with high tension have been developed. The beam splitter and beam coupler are made in the form of symmetric inclined prisms from a birefringent medium (for example, Icelandic spar) with an optical axis perpendicular to the axis of light propagation, which convert unpolarized light at the entrance to two beams with orthogonal linear polarization at the output at a distance determined by the parameters of the prisms and wavelength of radiation. The half-wave plate is installed in such a way that, in a direct pass after the magneto-optical rotator, the polarization in each of the beams is orthogonal to the polarization obtained at the exit of the splitter.
В первом частном случае реализации разработанного изолятора Фарадея целесообразно выполнить магнитооптический элемент в виде параллелепипеда с прямоугольным поперечным сечением, тем самым убрав неиспользуемые области магнитооптического элемента, при этом экономится объем элемента и уменьшается количество затраченного на элемент материала.In the first particular case of the implementation of the developed Faraday isolator, it is advisable to make the magneto-optical element in the form of a parallelepiped with a rectangular cross section, thereby removing unused areas of the magneto-optical element, while saving the volume of the element and reducing the amount of material spent on the element.
Во втором частном случае реализации разработанного изолятора Фарадея с магнитооптическим элементом прямоугольного сечения целесообразно изготовить магнитную систему с прямоугольной апертурой путем заполнения центральных областей аксиально симметричной магнитной системы, через которые не проходит лазерный пучок, цилиндрическими сегментами постоянных магнитов с намагниченностями, ориентированными вдоль и поперек оси магнитной системы. Это позволяет увеличить напряженность магнитного поля в месте расположения магнитооптического элемента, что дает возможность сократить длину магнитооптического элемента, уменьшив тем самым тепловыделение и, следовательно, проявление негативных тепловых эффектов в изоляторе Фарадея.In the second particular case of the implementation of the developed Faraday isolator with a magneto-optical element of rectangular cross section, it is advisable to manufacture a magnetic system with a rectangular aperture by filling the central regions of the axially symmetric magnetic system through which the laser beam does not pass, with cylindrical segments of permanent magnets with magnetizations oriented along and across the axis of the magnetic system . This allows you to increase the magnetic field at the location of the magneto-optical element, which makes it possible to reduce the length of the magneto-optical element, thereby reducing heat generation and, consequently, the manifestation of negative thermal effects in the Faraday isolator.
Сущность изобретения поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
- на фиг. 1 представлена в разрезе схема разработанного изолятора Фарадея в соответствии с п. 1 формулы на прямом проходе излучения.- in FIG. Figure 1 shows a sectional diagram of the developed Faraday isolator in accordance with
- на фиг. 2 представлена в разрезе схема разработанного изолятора Фарадея в соответствии с п. 1 формулы на обратном проходе излучения.- in FIG. Figure 2 shows a sectional diagram of the developed Faraday isolator in accordance with
- на фиг. 3 представлена в разрезе в двух сечениях схема магнитной системы разработанного изолятора Фарадея с магнитооптическим элементом в соответствии с пунктами 2 и 3 формулы.- in FIG. 3 is a sectional view in two sections of a magnetic system diagram of a developed Faraday isolator with a magneto-optical element in accordance with
Разработанный изолятор Фарадея для неполяризованных лазерных пучков в соответствии с п. 1 формулы, представленный на фиг. 1, 2, содержит магнитооптический ротатор, состоящий из магнитооптического элемента 2, помещенного в магнитную систему 3, через который проходят два лазерных пучка. Снаружи магнитной системы 3 вдоль оптической оси изолятора Фарадея находятся поляризационный расщепитель пучка 1 и симметричный поляризационный соединитель пучка 5, расположенные по разные стороны магнитооптического ротатора, а также полуволновая пластина 4, расположенная между магнитооптическим ротатором и соединителем пучка.The designed Faraday isolator for unpolarized laser beams in accordance with
В первом частном случае реализации разработанного изолятора Фарадея в соответствии с п. 2 формулы, представленном на фиг. 3, его магнитооптический элемент 2 выполнен в виде параллелепипеда с прямоугольным поперечным сечением.In the first particular case of the implementation of the developed Faraday isolator in accordance with
Во втором частном случае реализации разработанного изолятора Фарадея в соответствии с п. 3 формулы, также представленном на фиг. 3, его магнитная система 3 изготовлена с прямоугольной апертурой. В качестве ее основы используется традиционная коаксиально симметричная система постоянных магнитов. Области 6 магнитной системы 3, через которые не проходит лазерный пучок, заполнены цилиндрическими сегментами постоянных магнитов, при этом упомянутые цилиндрические сегменты 7 с намагниченностями, ориентированными вдоль оси магнитной системы, чередуются с сегментами 8 с намагниченностями, ориентированными поперек оси магнитной системы.In a second particular case of the implementation of the developed Faraday isolator in accordance with
Разработанный изолятор Фарадея для неполяризованного лазерного излучения с одним оптическим элементом работает следующим образом. Неполяризованный мощный лазерный пучок на прямом проходе через изолятор (см. фиг. 1) попадает на поляризационный расщепитель пучка 1, где разделяется на два пучка с ортогональными поляризациями: с горизонтальной линейной поляризацией и вертикальной линейной поляризацией, идущие параллельно падающему пучку. Затем оба пучка проходят параллельно на определенном расстоянии друг от друга (не перекрывая друг друга) через магнитооптический элемент 2, помещенный в магнитную систему 3, в результате чего их плоскости поляризации на выходе магнитооптического элемента 2 поворачиваются на 45 градусов. Далее оба пучка проходят через полуволновую пластину 4, которая поворачивает их плоскости поляризации на 45 градусов в ту же сторону, тем самым приводя их к виду, ортогональному начальному (на выходе расщепителя 1). При прохождении мощного лазерного излучения через магнитооптический элемент 2 пучки приобретают поляризационные искажения вследствие фотоупругого эффекта, вызванного поглощением излучения в среде. Пучки с неискаженной поляризацией складываются на поляризационном соединителе 5 и неполяризованный пучок мощного лазерного излучения используется далее по назначению, а деполяризованное излучение соединителем 5 выводится из схемы.The developed Faraday isolator for unpolarized laser radiation with one optical element works as follows. An unpolarized powerful laser beam in a direct passage through the insulator (see Fig. 1) is incident on the
На обратном проходе через изолятор Фарадея (см. фиг. 2) неполяризованный пучок на поляризационном соединителе 5 разделяется на два пучка с ортогональными поляризациями: с горизонтальной линейной поляризацией и вертикальной линейной поляризацией, идущие параллельно падающему пучку. Затем на полуволновой пластине 4 их плоскости поляризации поворачиваются на -45 градусов. При прохождении магнитооптического элемента 2 пучки с ортогональными поляризациями получают дополнительное изменение плоскости поляризации на 45° в противоположном направлении (таким образом сохраняя направления поляризации после выхода из соединителя 5) и при прохождении расщепителя 1 выводятся из схемы, т.е. не пойдут по пути прямого луча. Однако деполяризованные компоненты пучков сложатся на расщепителе 1 и будут определять основную характеристику изолятора Фарадея - степень изоляции.On the return passage through the Faraday isolator (see Fig. 2), the non-polarized beam at the
Поскольку через магнитооптический элемент 2 проходят два параллельных лазерных пучка разных поляризаций, то, как установлено авторами, термонаведенная деполяризация, наведенная в нем, оказывается меньше, чем термонаведенная деполяризация в круглом магнитооптическом элементе при прохождении через него одного из этих пучков. Численные оценки показывают, что замена магнитооптического ротатора из двух круглых в сечении магнитооптических элементов одним, через который проходят два пучка, позволяет уменьшить величину интегральной термонаведенной деполяризации на 40-60% в зависимости от поперечного профиля исходного лазерного пучка.Since two parallel laser beams of different polarizations pass through the magneto-
Таким образом, поляризационные искажения в изоляторе Фарадея для неполяризованного лазерного излучения с одним магнитооптическим элементом оказываются меньше по сравнению с прототипом, что позволяет решить поставленную задачу, то есть повысить максимально допустимую рабочую мощность изолятора Фарадея.Thus, the polarization distortion in the Faraday isolator for unpolarized laser radiation with one magneto-optical element is less than the prototype, which allows us to solve the problem, that is, to increase the maximum allowable operating power of the Faraday isolator.
Особенностью предлагаемого изолятора Фарадея по п. 2 формулы является то, что его магнитооптический элемент выполнен в виде параллелепипеда с прямоугольным поперечным сечением, что приводит к более рациональному использованию объема магнитооптического элемента и экономии материала, используемого при его изготовлении. При замене цилиндрического магнитооптического элемента с радиусом R на параллелепипед с апертурой с шириной 2R и высотой R той же длины происходит уменьшение объема магнитооптической среды, используемой для изготовления магнитооптического элемента, равное отношению площадей оптических поверхностей элементов. Площадь оптической поверхности цилиндрического элемента πR2, а площадь оптической поверхности элемента с прямоугольным сечением 2R2, что дает уменьшение объема элемента в π/2≈1,57 раз.A feature of the proposed Faraday isolator according to
Особенностью предлагаемого изолятора Фарадея по п. 3 формулы является то, что его магнитная система изготовлена с прямоугольной апертурой путем заполнения ее центральных областей 6, через которые не проходит лазерный пучок, цилиндрическими сегментами 7 и 8 постоянных магнитов с намагниченностями, ориентированными вдоль и поперек оси магнитной системы 3. Это приводит к увеличению напряженности магнитного поля в области магнитооптического элемента 2, за счет чего его можно укоротить и снизить величину наведенной в нем термодеполяризации.A feature of the proposed Faraday isolator according to
Цилиндрические сегменты 7 с намагниченностями, ориентированными вдоль оси магнитной системы 3, чередуются с сегментами 8 с намагниченностями, ориентированными поперек оси магнитной системы 3.
Расчет показывает, что такое заполнение позволяет увеличить напряженность поля в области магнитооптического элемента 2 на ~10%. Увеличение напряженности поля магнитной системы позволяет сократить длину магнитооптического элемента 2 на ~10%. А поскольку величина термонаведенной деполяризации пропорциональна квадрату длины магнитооптического элемента 2 (Е.А. Khazanov, O.V. Kulagin, S.Y. Yoshida, D.B. Tanner, D.H. Reitze "Investigation of self-induced depolarization in terbium gallium garnet", IEEE Journal of Quantum electronics, 50(8), 1999), ее удается снизить на ~20%.The calculation shows that this filling allows increasing the field strength in the region of magneto-
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015127605/28A RU2603229C1 (en) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | Faraday isolator for non-polarized laser radiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015127605/28A RU2603229C1 (en) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | Faraday isolator for non-polarized laser radiation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2603229C1 true RU2603229C1 (en) | 2016-11-27 |
Family
ID=57774467
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015127605/28A RU2603229C1 (en) | 2015-07-08 | 2015-07-08 | Faraday isolator for non-polarized laser radiation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2603229C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646551C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Faraday isolator with variable direction of magnetic system field |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5729377A (en) * | 1995-12-26 | 1998-03-17 | Lucent Technologies, Inc. | Optical apparatus |
| US6317250B1 (en) * | 2000-09-12 | 2001-11-13 | E-Tek Dynamics, Inc. | Optical isolator using multiple core fibers |
| RU2234114C1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-08-10 | Военный инженерно-космический университет | Magnetooptical isolator |
-
2015
- 2015-07-08 RU RU2015127605/28A patent/RU2603229C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5729377A (en) * | 1995-12-26 | 1998-03-17 | Lucent Technologies, Inc. | Optical apparatus |
| US6317250B1 (en) * | 2000-09-12 | 2001-11-13 | E-Tek Dynamics, Inc. | Optical isolator using multiple core fibers |
| RU2234114C1 (en) * | 2002-11-14 | 2004-08-10 | Военный инженерно-космический университет | Magnetooptical isolator |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Nicklaus K., Langer Т. ";Faraday isolators for high average power fundamental mode radiation"; // Solid State Lasers XIX: Technology and Devices / под ред. W.A. Clarkson et al., 2010. C. 75781U-75781U-10. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2646551C1 (en) * | 2017-04-24 | 2018-03-05 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики Российской академии наук" (ИПФ РАН) | Faraday isolator with variable direction of magnetic system field |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Snetkov et al. | Review of Faraday isolators for kilowatt average power lasers | |
| Zheleznov et al. | Faraday rotators with short magneto-optical elements for 50-kW laser power | |
| US8743458B2 (en) | Optical insulator with parallelepiped magnets | |
| CN102570281A (en) | Amplifier and method for increasing multipass amplifying output power of bar-like Nd: YAG (yttrium aluminum garnet) laser | |
| SU412698A3 (en) | ||
| Nicklaus et al. | Optical isolator for unpolarized laser radiation at multi-kilowatt average power | |
| RU2603229C1 (en) | Faraday isolator for non-polarized laser radiation | |
| EP3631913B1 (en) | Laser amplifier module | |
| RU2458374C1 (en) | Optical isolator with compensation for thermally induced depolarisation for high-power lasers | |
| US20150124318A1 (en) | High magnetic field-type multi-pass faraday rotator | |
| US4033670A (en) | Zeeman effect optical isolator | |
| Voitovich et al. | Wide-aperture Faraday isolator for kilowatt average radiation powers | |
| Mondal et al. | Efficient depolarization-loss-compensation of solid state lasers using only a Glan-Taylor polarizer | |
| JP2015018090A (en) | Polarization-independent optical isolator | |
| US12422702B2 (en) | Magnetic circuit, faraday rotator, and magneto-optic device | |
| RU2589754C2 (en) | Faraday isolator for laser beams with square cross section of intensity distribution | |
| Starobor et al. | Faraday isolator for high-power nonpolarized radiation | |
| RU2690037C2 (en) | Faraday isolator for lasers with high average radiation power | |
| RU2465698C2 (en) | Apparatus for thermally induced depolarisation compensation in laser absorbing optical element | |
| RU2717394C1 (en) | Faraday isolator with compensation of axially symmetrical polarization distortions | |
| RU2601390C1 (en) | Optical valve with mono crystallographic magnetooptical element for high-power lasers | |
| RU2646551C1 (en) | Faraday isolator with variable direction of magnetic system field | |
| RU2598623C1 (en) | Faraday isolator with inhomogeneous magnetic field for high-power lasers | |
| US20250314919A1 (en) | Optical isolator for high average power and high pulse energy lasers | |
| RU2637363C2 (en) | Faraday insulator with crystalline magnetooptical rotator for high power lasers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190709 |