RU2769483C1 - Terahertz insulator - Google Patents
Terahertz insulator Download PDFInfo
- Publication number
- RU2769483C1 RU2769483C1 RU2021127829A RU2021127829A RU2769483C1 RU 2769483 C1 RU2769483 C1 RU 2769483C1 RU 2021127829 A RU2021127829 A RU 2021127829A RU 2021127829 A RU2021127829 A RU 2021127829A RU 2769483 C1 RU2769483 C1 RU 2769483C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- thz
- radiation
- polarization
- plane
- aluminum
- Prior art date
Links
- 239000012212 insulator Substances 0.000 title description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 22
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 11
- COHCXWLRUISKOO-UHFFFAOYSA-N [AlH3].[Ba] Chemical compound [AlH3].[Ba] COHCXWLRUISKOO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910015999 BaAl Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 polypropylene Polymers 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000411 transmission spectrum Methods 0.000 description 2
- 229910000737 Duralumin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- FNCIDSNKNZQJTJ-UHFFFAOYSA-N alumane;terbium Chemical compound [AlH3].[Tb] FNCIDSNKNZQJTJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008033 biological extinction Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);ytterbium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Yb+3].[Yb+3] UZLYXNNZYFBAQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910003451 terbium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N terbium(iii) oxide Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Tb+3].[Tb+3] SCRZPWWVSXWCMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003454 ytterbium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940075624 ytterbium oxide Drugs 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/281—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for attenuating light intensity, e.g. comprising rotatable polarising elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
-
- 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)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеThe technical field to which the invention belongs
Изобретение относится к области оптической техники, в частности к устройству одностороннего пропускания терагерцового (ТГц) излучения (ν=0,1÷10 ТГц или λ=30÷3000 мкм) на основе эффекта Фарадея, и может быть использовано в качестве элемента оптической развязки.The invention relates to the field of optical engineering, in particular to a device for single-sided transmission of terahertz (THz) radiation (ν=0.1÷10 THz or λ=30÷3000 μm) based on the Faraday effect, and can be used as an optical decoupling element.
Уровень техникиState of the art
Одними из наиболее перспективных областей применения ТГц излучения являются системы связи и радиолокации. Развитие таких областей требует реализации невзаимных устройств, таких как оптический вентиль, также называемый оптическим изолятором, которые будут способны обеспечить как защиту источника ТГц излучения, так и оптическую развязку, а также снижение уровня шумов и подавление помех.One of the most promising applications of THz radiation is communication and radar systems. The development of such areas requires the implementation of non-reciprocal devices, such as an optical isolator, also called an optical isolator, that will be able to provide both THz source protection and optical isolation, as well as noise reduction and interference suppression.
Некоторые источники ТГц излучения очень чувствительны к воздействию переотражённого излучения. В частности, отраженное назад ТГц излучение сказывается на стабильности источника этого излучения. Поэтому, чтобы предотвратить попадание переотражённого ТГц излучения на источник, и, тем самым, гарантировать его стабильную работу, необходимо блокировать отражённое назад излучение с минимальным воздействием на полезный ТГц сигнал, распространяющийся в прямом направлении от источника.Some sources of THz radiation are very sensitive to the effects of re-reflected radiation. In particular, the THz radiation reflected back affects the stability of the source of this radiation. Therefore, in order to prevent the re-reflected THz radiation from reaching the source, and thereby guarantee its stable operation, it is necessary to block the radiation reflected back with minimal impact on the useful THz signal propagating in the forward direction from the source.
Существует целый ряд оптических изоляторов, которые работают в видимом и ближнем инфракрасном излучении, в том числе, за счёт эффекта Фарадея. Распространённый способ достижения изоляции ТГц излучения заключается в использовании магнитооптических материалов, например, керамики на основе оксидов редкоземельных металлов. Так, из патентной публикации WO 2013/085040 A1, МПК G02B27/28, опубл. 13.06.2013, известен оптический изолятор для полупроводникового лазера, содержащий вращатель Фарадея, выполненный, в частности, из керамики на основе оксида иттербия. Из патентной публикации JP 2015-125375 A, МПК G02B27/28, опубл. 06.07.2015, известен оптический изолятор для полупроводникового лазера, содержащий вращатель Фарадея, полученный из керамики на основе оксида тербия с примесью скандия, иттрия или лютеция.There are a number of optical isolators that operate in visible and near infrared radiation, including due to the Faraday effect. A common way to achieve isolation of THz radiation is to use magneto-optical materials, such as ceramics based on oxides of rare earth metals. So, from patent publication WO 2013/085040 A1, IPC G02B27/28, publ. 06/13/2013, an optical isolator for a semiconductor laser is known, containing a Faraday rotator, made, in particular, of ceramics based on ytterbium oxide. From Patent Publication JP 2015-125375A, IPC G02B27/28, publ. 07/06/2015, an optical insulator for a semiconductor laser is known, containing a Faraday rotator, obtained from ceramics based on terbium oxide doped with scandium, yttrium or lutetium.
Кроме того, из патентной публикации WO 2020/250936 A1, МПК G02B27/28; G02F1/09, опубл. 30.04.2020, известен оптический изолятор для волоконного лазера, содержащий вращатель Фарадея, состоящий из монокристалла типа, выбранного из группы: тербий-галлиевый гранат, тербий-алюминиевый гранат, тербий-скандий-алюминиевый гранат и т.п.In addition, from patent publication WO 2020/250936 A1, IPC G02B27/28; G02F1/09, publ. 04/30/2020, an optical isolator for a fiber laser is known, containing a Faraday rotator, consisting of a single crystal of a type selected from the group: terbium-gallium garnet, terbium-aluminum garnet, terbium-scandium-aluminum garnet, etc.
Тем не менее, к настоящему моменту отсутствуют материалы, способные вращать плоскость поляризации ТГц излучения в широком диапазоне частот, не внося при этом значительных потерь.However, to date, there are no materials capable of rotating the plane of polarization of THz radiation in a wide frequency range without introducing significant losses.
Среди предлагаемых решений для ТГц диапазона частот можно отметить изолятор на основе графена, работающий в схеме на отражение, см. статью (Tamagnone M. et al. Near optimal graphene terahertz non-reciprocal isolator //Nature communications. – 2016. – Т. 7. – №. 1. – С. 1-6). Однако такой тип изолятора обладает рядом недостатков. В частности, он вносит существенные потери и способен работать только в сильном внешнем магнитном поле с магнитной индукцией до 7 Тл.Among the proposed solutions for the THz frequency range, one can note a graphene-based insulator operating in a reflection circuit, see the article (Tamagnone M. et al. Near optimal graphene terahertz non-reciprocal isolator //Nature communications. - 2016. - V. 7 . - No. 1. - P. 1-6). However, this type of insulator has several disadvantages. In particular, it introduces significant losses and is able to operate only in a strong external magnetic field with a magnetic induction of up to 7 T.
Кроме того, известен тип изоляторов ТГц излучения на основе полупроводника, антимонида индия, см. статью (Lin S. et al. A One-Way Mirror: High-Performance Terahertz Optical Isolator Based on Magnetoplasmonics //Advanced Optical Materials. – 2018. – Т. 6. – №. 19. – С. 1800572). Несмотря на невысокие внешние магнитные поля, требующиеся для работы такого типа изолятора, он характеризуется узким рабочим спектральным диапазоном.In addition, a type of THz radiation insulators based on a semiconductor, indium antimonide, is known, see the article (Lin S. et al. A One-Way Mirror: High-Performance Terahertz Optical Isolator Based on Magnetoplasmonics //Advanced Optical Materials. - 2018. - T. 6. - No. 19. - S. 1800572). Despite the low external magnetic fields required for operation of this type of insulator, it is characterized by a narrow operating spectral range.
Из статьи (Shalaby M. et al. A magnetic non-reciprocal isolator for broadband terahertz operation //Nature communications. – 2013. – Т. 4. – №. 1. – С. 1-7) известен изолятор ТГц излучения, основанный на эффекте Фарадея в объёмном постоянном стронций ферритовом магните. Основным недостатком данного решения являются высокие потери в гексаферрите стронция, которые значительно снижают уровень полезного сигнала и диапазон рабочих частот изолятора.From the article (Shalaby M. et al. A magnetic non-reciprocal isolator for broadband terahertz operation //Nature communications. - 2013. - T. 4. - No. 1. - P. 1-7) a THz radiation isolator based on on the Faraday effect in a bulk permanent strontium ferrite magnet. The main disadvantage of this solution is high losses in strontium hexaferrite, which significantly reduce the useful signal level and the operating frequency range of the insulator.
Таким образом, в настоящее время актуальной задачей является разработка широкополосного изолятора ТГц излучения с низкими потерями.Thus, at present, the development of a low-loss broadband THz radiation isolator is an urgent task.
Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention
Задачей настоящего изобретения является разработка компактного устройства, которое пропускает ТГц излучение в диапазоне частот от 0,1 до 0,65 ТГц только в одном направлении, по существу блокируя распространение отражённого ТГц излучения в обратном направлении, и при этом не требует использования внешнего магнитного поля.The object of the present invention is to develop a compact device that transmits THz radiation in the frequency range from 0.1 to 0.65 THz in only one direction, essentially blocking the propagation of reflected THz radiation in the opposite direction, and does not require the use of an external magnetic field.
Технический результат, достигаемый заявленным изобретением, состоит в снижении пропускания ТГц излучения, распространяющегося в обратном, т.е. нежелательном, направлении до уровня не более 1% при одновременно высоком пропускании в прямом направлении на уровне не менее 20% в диапазоне частот от 0,1 до 0,65 ТГц.The technical result achieved by the claimed invention is to reduce the transmission of THz radiation propagating in the opposite direction, i.e. undesirable, direction up to a level of not more than 1%, while at the same time high transmission in the forward direction at a level of at least 20% in the frequency range from 0.1 to 0.65 THz.
Основными элементами устройства являются вращатель Фарадея, выполненный из высокоплотного намагниченного до насыщения гексаферрита бария-алюминия с химической формулой BaAl1.4Fe10.6O19, и два плёночных поляризатора, расположенных по обе стороны от указанного вращателя.The main elements of the device are a Faraday rotator made of high-density barium-aluminum hexaferrite magnetized to saturation with the chemical formula BaAl 1.4 Fe 10.6 O 19 , and two film polarizers located on both sides of the specified rotator.
Устройство функционирует следующим образом: сгенерированное источником ТГц излучение, проходя через первый поляризатор, преобразуется в линейно поляризованное. Затем указанное линейно поляризованное ТГц излучение проходит через вращатель Фарадея, и за счёт эффекта Фарадея происходит вращение угла плоскости поляризации этого излучения на 45°. Далее указанное ТГц излучение проходит через выходной поляризатор, ориентированный под углом 45° относительно входного поляризатора таким образом, чтобы направление поляризации на выходе из вращателя Фарадея совпадало с направлением оси выходного поляризатора. Следовательно, на выходе из устройства плоскость поляризации выходного излучения оказывается повёрнутой на угол 45° относительно плоскости поляризации излучения на входе в устройство. При этом, при прохождении отражённого ТГц излучения в обратном направлении также происходит вращение угла плоскости поляризации на 45°, в связи с чем отражённое назад ТГц излучение становится поляризованным в ортогональном направлении к оси входного поляризатора. Однако как известно, в случае, когда плоскость поляризации излучения перпендикулярна плоскости пропускания поляризатора, излучение не может пройти сквозь него. Таким образом, достигается блокировка распространения ТГц излучения в обратном направлении.The device operates as follows: the THz radiation generated by the source, passing through the first polarizer, is converted into a linearly polarized one. Then the indicated linearly polarized THz radiation passes through the Faraday rotator, and due to the Faraday effect, the angle of the plane of polarization of this radiation is rotated by 45°. Further, the specified THz radiation passes through the output polarizer oriented at an angle of 45° relative to the input polarizer so that the direction of polarization at the output of the Faraday rotator coincides with the direction of the axis of the output polarizer. Consequently, at the output of the device, the plane of polarization of the output radiation turns out to be rotated by an angle of 45° relative to the plane of polarization of the radiation at the input to the device. In this case, when the reflected THz radiation passes in the opposite direction, the angle of the polarization plane also rotates by 45°, and therefore the THz radiation reflected back becomes polarized in the orthogonal direction to the axis of the input polarizer. However, as is known, in the case when the plane of polarization of the radiation is perpendicular to the plane of transmission of the polarizer, the radiation cannot pass through it. Thus, blocking of the propagation of THz radiation in the opposite direction is achieved.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в качестве материала основного функционального элемента – вращателя Фарадея – используется материал с высокой остаточной намагниченностью и низким поглощением в ТГц диапазоне частот. В качестве такого материала предлагается использовать диск из высокоплотного намагниченного до насыщения гексаферрита бария-алюминия с химической формулой BaAl1.4Fe10.6O19, имеющий плотность ρ (г/см3), которая определяется из соотношения:The above technical result is achieved by the fact that the material with high residual magnetization and low absorption in the THz frequency range is used as the material of the main functional element - the Faraday rotator. As such a material, it is proposed to use a disk of high-density barium-aluminum hexaferrite magnetized to saturation with the chemical formula BaAl 1.4 Fe 10.6 O 19 , having a density ρ (g/cm 3 ), which is determined from the ratio:
Указанный диск может иметь следующие геометрические размеры: диаметр 30 мм и толщину H (мм), которая определяется с помощью соотношения:The specified disk can have the following geometric dimensions: a diameter of 30 mm and a thickness H (mm), which is determined using the ratio:
Апертура используемых в составе устройства плёночных поляризаторов составляет 25 мм. При этом коэффициент экстинкции поляризаторов устройства имеет величину 105 и более во всем рабочем диапазоне частот от 0,1 до 0,65 ТГц.The aperture of the film polarizers used in the device is 25 mm. In this case, the extinction coefficient of the polarizers of the device has a value of 10 5 or more in the entire operating frequency range from 0.1 to 0.65 THz.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Ниже только в качестве примера раскрыт предпочтительный вариант осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:Below, by way of example only, a preferred embodiment of the invention is disclosed with reference to the accompanying drawings, in which:
на Фиг. 1 схематически показан общий вид устройства в сборе согласно изобретению;in FIG. 1 schematically shows a general view of an assembled device according to the invention;
на Фиг. 2 схематически показано устройство с Фиг. 1 в разрезе;in FIG. 2 schematically shows the device of FIG. 1 in section;
на Фиг. 3 показана схема, поясняющая принцип работы устройства согласно изобретению;in FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of operation of the device according to the invention;
на Фиг. 4 представлена спектральная характеристика угла вращения плоскости поляризации при прохождении ТГц излучения через один из вариантов осуществления вращателя Фарадея согласно изобретению;in FIG. 4 shows the spectral characteristic of the angle of rotation of the plane of polarization during the passage of THz radiation through one of the embodiments of the Faraday rotator according to the invention;
на Фиг. 5 показан спектр пропускания одного из вариантов осуществления вращателя Фарадея согласно изобретению.in FIG. 5 shows the transmission spectrum of one embodiment of a Faraday rotator according to the invention.
Осуществление изобретенияImplementation of the invention
На Фиг. 1 показан общий вид устройства 1 одностороннего пропускания ТГц излучения на основе эффекта Фарадея. Как показано на Фиг. 2, устройство 1 содержит входной поляризатор 2, вращатель 3 Фарадея и выходной поляризатор 4, расположенные на одной оптической оси 5 и закреплённые в держателе 6.On FIG. 1 shows a general view of the
Держатель 6 выполнен из немагнитного материала, например, дюралюминия, и содержит в себе следующие элементы: основной корпус 7, крепление 8 для вращателя 3 Фарадея и прижимное кольцо 9 для него, крепление 10 для входного поляризатора 2 и прижимное кольцо 11 для него, крепление 12 для выходного поляризатора 4 и прижимное кольцо 13 для него.Holder6 made of non-magnetic material, such as duralumin, and contains the following elements: main body7, fasteningeight for rotator3 Faraday and pressure ringnine for him, fasteningten for input polarizer2 and pressure ringeleven for him, mount12 for output polarizer4and pressure ringthirteen for him.
При использовании устройства 1 ТГц излучение проходит через входной поляризатор 2, который далее пропускает только линейно поляризованное излучение, затем проходит через вращатель 3 Фарадея, где плоскость поляризации линейно поляризованного излучения поворачивается на угол 45°, и далее попадает на выходной поляризатор 4, ось которого расположена под углом в 45° по отношению к оси входного поляризатора 2. Таким образом, плоскость поляризации ТГц излучения на выходе из устройства оказывается повёрнута на угол 45° относительно плоскости поляризации ТГц излучения на входе в устройство. Для отражённого назад излучения справедливо то, что через выходной поляризатор 4 проходит только та часть излучения, поляризация которого совпадает с осью выходного поляризатора 4. Плоскость поляризации для прошедшего назад излучения при прохождении через вращатель 3 Фарадея ещё раз поворачивается на угол 45° таким образом, что распространяющееся назад излучение при попадании на входной поляризатор 2 имеет плоскость поляризации, расположенную под углом 90° по отношению к оси входного поляризатора 2. Таким образом, отражённое назад излучение не проходит через всё устройство в обратном направлении.When using a 1 THz device, the radiation passes through the
Для реализации заявленного изобретения необходимо было решить задачу по обеспечению вращения плоскости поляризации на угол 45° в широком диапазоне частот при прохождении излучения через вращатель Фарадея. Авторы изобретения выявили, что в качестве вращателя Фарадея можно использовать диск гексаферрита М-типа (с химической формулой BaAl1.4Fe10.6O19) плотностью 4,91 г/см3, толщиной 2,8 мм и диаметром 30 мм. Соответствующий спектр вращения плоскости поляризации показан на Фиг. 3, из которой видно, что вращатель 3 Фарадея поворачивает плоскость поляризации излучения примерно на угол 45° по существу в диапазоне частот от 0,1 до 1 ТГц, предпочтительно в диапазоне частот от 0,1 до 0,65 ТГц, ещё более предпочтительно в диапазоне частот от 0,45 до 0,65 ТГц.To implement the claimed invention, it was necessary to solve the problem of ensuring the rotation of the plane of polarization at an angle of 45° in a wide frequency range when radiation passes through the Faraday rotator. The inventors have found that an M-type hexaferrite disk (with the chemical formula BaAl 1.4 Fe 10.6 O 19 ) with a density of 4.91 g/cm 3 , a thickness of 2.8 mm and a diameter of 30 mm can be used as a Faraday rotator. The corresponding polarization plane rotation spectrum is shown in FIG. 3, from which it can be seen that the
При помощи импульсной ТГц спектроскопии и, в частности, пространственно-временного ТГц спектрометра Menlo Systems TERA K8 (спектральный диапазон до 3,5 ТГц, частотное разрешение 3 ГГц, динамический диапазон 65 дБ) был измерен спектр пропускания излучения в прямом и обратном направлении. В последнем случае заявленное устройство поворачивалось на 180° относительно направления распространения ТГц излучения. Как показано на Фиг. 5, из полученных результатов следует, что устройство согласно изобретению обеспечивает пропускание излучения в диапазоне частот от 0,1 до 0,65 ТГц в прямом направлении на уровне не менее 20% и при этом снижает пропускание в обратном направлении до уровня не более 1% в диапазоне от 0,3 до 1 ТГц.Using pulsed THz spectroscopy and, in particular, the Menlo Systems TERA K8 space-time THz spectrometer (spectral range up to 3.5 THz,
Проведённый информационный поиск подтвердил мировую новизну и изобретательский уровень изобретения.The conducted information search confirmed the world novelty and inventive step of the invention.
Испытания опытного образца устройства одностороннего пропускания ТГц излучения на основе эффекта Фарадея в диапазоне частот от 0,1 до 0,65 ТГц, изготовленного в соответствии с раскрытыми в настоящем описании признаками, подтвердили промышленную применимость изобретения и его соответствие заявленным техническим результатам.Tests of a prototype device for single-sided transmission of THz radiation based on the Faraday effect in the frequency range from 0.1 to 0.65 THz, manufactured in accordance with the features disclosed in this description, confirmed the industrial applicability of the invention and its compliance with the claimed technical results.
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021127829A RU2769483C1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Terahertz insulator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021127829A RU2769483C1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Terahertz insulator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2769483C1 true RU2769483C1 (en) | 2022-04-01 |
Family
ID=81076190
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021127829A RU2769483C1 (en) | 2021-09-22 | 2021-09-22 | Terahertz insulator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2769483C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822210C1 (en) * | 2024-02-15 | 2024-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "АКТИВНАЯ ФОТОНИКА" | Faraday isolator with crystal magneto-optical rotator for lasers |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130222909A1 (en) * | 2010-10-06 | 2013-08-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magneto-optical material, faraday rotator, and optical isolator |
| US20140300963A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical Isolator |
| RU173568U1 (en) * | 2017-04-27 | 2017-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Optical isolator based on a magnetophoton microcavity |
| WO2020085017A1 (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | 信越化学工業株式会社 | Optical isolator |
| WO2020250936A1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社フジクラ | Optical isolator |
-
2021
- 2021-09-22 RU RU2021127829A patent/RU2769483C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20130222909A1 (en) * | 2010-10-06 | 2013-08-29 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Magneto-optical material, faraday rotator, and optical isolator |
| US20140300963A1 (en) * | 2011-12-08 | 2014-10-09 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Optical Isolator |
| RU173568U1 (en) * | 2017-04-27 | 2017-08-30 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный университет" | Optical isolator based on a magnetophoton microcavity |
| WO2020085017A1 (en) * | 2018-10-23 | 2020-04-30 | 信越化学工業株式会社 | Optical isolator |
| WO2020250936A1 (en) * | 2019-06-11 | 2020-12-17 | 株式会社フジクラ | Optical isolator |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2822210C1 (en) * | 2024-02-15 | 2024-07-03 | Общество с ограниченной ответственностью "АКТИВНАЯ ФОТОНИКА" | Faraday isolator with crystal magneto-optical rotator for lasers |
| RU237636U1 (en) * | 2025-04-30 | 2025-09-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Терагерцовая фотоника" | Broadband Ferrite Isolator with Anti-Reflection Coating for Terahertz Frequency Range |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shintaku et al. | Magneto‐optic channel waveguides in Ce‐substituted yttrium iron garnet | |
| US8335037B2 (en) | Millimeter wave band nonreciprocal device | |
| Booth et al. | Magneto-optic properties of rare earth iron garnet crystals in the wavelength range 1.1-1.7 μm and their use in device fabrication | |
| Karki et al. | Thin-film magnetless Faraday rotators for compact heterogeneous integrated optical isolators | |
| JPWO2013085040A1 (en) | Optical isolator | |
| Dionne et al. | Circular polarization and nonreciprocal propagation in magnetic media | |
| Grebenchukov et al. | Broadband terahertz isolator | |
| Young et al. | X‐band magneto‐optic Bragg cells using bismuth‐doped yttrium iron garnet waveguides | |
| Martin et al. | Wideband circulators for use at frequencies above 100 GHz to beyond 350 GHz | |
| RU2769483C1 (en) | Terahertz insulator | |
| US5375009A (en) | Optical isolator device having a wider cutoff wavelength band for a return light beam | |
| EP2889673A1 (en) | An optical isolator | |
| JP7484470B2 (en) | Magnetic circuit, Faraday rotator, and magneto-optical device | |
| Kirilyuk et al. | Asymmetry of second harmonic generation in magnetic thin films under circular optical excitation | |
| JP7476686B2 (en) | Magnetic circuit, Faraday rotator, and magneto-optical device | |
| CN118938515B (en) | Optical isolators and light source equipment | |
| RU237636U1 (en) | Broadband Ferrite Isolator with Anti-Reflection Coating for Terahertz Frequency Range | |
| US3247472A (en) | Microwave devices exhibiting mode conversion using a resonantly biased gyromagnetic material | |
| Butylkin et al. | The nonreciprocity of microwave transmission along a bianisotropic-ferrite metastructure | |
| JP4330923B2 (en) | Optical isolator integrated magneto-optical modulator, method for manufacturing the same, and optical communication system using the optical isolator integrated magneto-optical modulator | |
| Seidel | Anomalous propagation in ferrite-loaded waveguide | |
| US12487477B2 (en) | Magnetization-free Faraday rotators | |
| Dixon | Synchronously tuned ferrite power limiter for broad-band systems application | |
| US3319191A (en) | Microwave power limiter utilizing a planar ferrite sphere | |
| JPH02306215A (en) | Optical isolator |