DE1145721B - Device for modulating light - Google Patents

Description

Vorrichtung zum Modulieren von Licht Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Modulieren von Licht unter Verwendung eines lichtdurchlässigen ferrimagrietischen Stoffes und Ausnutzung der Faraday-Drehung.Apparatus for modulating light The present invention relates to a device for modulating light using a translucent ferrimagrietic material and exploitation of the Faraday rotation.

Im allgemeinen hängen die relativen Größen des Koeffizienten der spezifischen Drehung (Grad pro Zentimeter) für einem Gruppe von Substanzen letztlich von dem Bruchteil der Elektronen in den Substanzen ab, deren Spins in derselben Richtung liegen. Magnetische Stoffe, d. h. Stoffe, bei denen ein erheblicher resultierender Spin unpaariger Elektronen vorliegt, zeigen größere spezifische, Drehung bezüglich des Faraday-Effekts als Stoffe mit weniger oder überhaupt keinen unpaarigen Elektronen. Es ist daher äußerst wünschenswert, daß in Vorrichtungen, bei denen der Faraday-Effekt verwendet wird, derartige magnetische Stoffe mit großer spezifischer Drehung als, übertragungs- und Drehungsmedium zur Verfügung stehen.In general, the relative magnitudes of the coefficient of specific rotation (degrees per centimeter) for a group of substances ultimately depend on the fraction of electrons in the substances whose spins are in the same direction. Magnetic substances, d. H. Substances with a significant resulting spin of unpaired electrons show greater specific rotation with regard to the Faraday effect than substances with fewer or no unpaired electrons at all. It is therefore extremely desirable that in devices in which the Faraday effect is used, such magnetic substances with a large specific rotation are available as a transmission and rotation medium.

Bei den meisten magnetischen Stoffen liegen jedoch die Elektronenbanden so dicht über dem Grundzustand, daß Licht von Wellenlängen, die kürzer als die des Lichtes im Infrarot bei etwa 16 000 A sind, vollständig absorbiert, wird. Wenn die magnetischen Stoffe in Schnitten hergestellt werden, die dünn genug sind, um Wellenlängen des Lichtes im infraroten, sichtbaren oder ultravioletten Bereich durchzulassen, so ist die Länge des Lichtweges durch das Material so kurz, daß die beobachtbare Größe des Faraday-Effektes trotz der hohen spezifischen Drehung des Stoffes nur gering ist. Andererseits ist die spezifischen Drehung für nichtmagnetische Stoffe, welche, für Licht innerhalb und außerhalb des sichtbaren Spektrums durchlässig sind, so gering, daß übermäßig lange Wege. durch den Stoff notwendig werden, damit eine Drehung von einigermaßen erwähnenswerter Größe auftritt.In most magnetic substances, however, the electron bands are so close above the ground state that light of wavelengths shorter than that of light in the infrared at around 16,000 A is completely absorbed. If the magnetic materials are made in sections that are thin enough to allow wavelengths of light in the infrared, visible or ultraviolet range to pass through, the length of the light path through the material is so short that the observable magnitude of the Faraday effect despite the high specific rotation of the fabric is only slight. On the other hand, the specific rotation for non-magnetic materials, which are transparent to light inside and outside the visible spectrum, is so small that excessively long paths. be necessary through the fabric for a twist of reasonably noteworthy magnitude to occur.

Es ist bekannt, daß eine leichte Drehung der Polaxisationsebene linear polarisierten Lichtes auftritt, wenn ein ferromagnetisches Medium zwischen einen Polarisator und einen Analysator eingeschaltet wird und unter der Einwirkung eines außerordentlich starken magnetischen Feldes steht, das in der Richtung der übertragungsachse des polarisierten Lichtes angelegt ist.It is known that a slight rotation of the plane of polarization is linear polarized light occurs when a ferromagnetic medium is between a Polarizer and an analyzer is turned on and under the action of one extremely strong magnetic field is in the direction of the transmission axis of polarized light is applied.

Demgegenüber besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, große Drehungen. zu erzielen, die vergleichsweise geringe magnetische Feldstärken in der Lichtübertragungsrichtung erfordern. Ferner hat die Erfindung zur Aufgabe, einen Strahl polarisierten Lichtes durch wählbare Änderung der Frequenz und Größe der magnetischen Feldkomponente in Richtung du Lichtübertragung zu moduliereen. Es wurde in neuerer Zeit eine Gruppe, synthetischer ferrimagnetischer Stoffe gefunden, die, urraufgefüllte Elektronenbanden genügend weit oberhalb des Grundzustandes besitzen und daher innerhalb und außerhalb des sichtbaren Spektrums in verhältnismäßig dicken Schichten durchlässig sind. Diese Stoffe sind dem in der Natur vorkommenden, nichtmagnetischen mineralischen Granat Grossularit, Ca,AI"(Si04)" strukturell ähnlich. Die synthetischen ferrimagnetischen Stoffe sind granatstrukturierte Yttrium-Eisen-Verbindunge#n,Y.Fe.(Fe04)" und, granatstrukturierte Seltene-Erden-Eisen-Verbindungen der Formel N4Fe.(Fe04),1 Worn M MlndeStenS eines der Elemente der seltenen Erden mit einer Ordnungszahl zwischen 62 und 71 (einschließlich) bedeutet. Die ferrünagaetischen Eigenschaften der Yttrium-Eisen-Verbindung werden weder zerstört noch wird ihre kristalline Form verändert, wenn die darin befindlichen Yttriumatome mit Elementen der Seltenen Erden der oben beschriebenen Art verdünnt werden. Ferner kann das dreiwertige Eisen der granatartigen Yttrium-Eisen- und der Seltene-Erden-Eisen-Verbindungen mit Aluminium-, Gallium-, Scandium- oder Chromatomen bzw. deren Gemischen verdünnt werden, ohne daß eine Änderung der Kristallstruktur oder ein völliger Verlust der magnetischen Eigenschaften eintritt.In contrast, it is an object of the invention to make large rotations. to achieve, which require comparatively low magnetic field strengths in the light transmission direction. Another object of the invention is to modulate a beam of polarized light by selectable changes in the frequency and size of the magnetic field component in the direction of light transmission. Recently, a group of synthetic ferrimagnetic substances has been found which have primordially filled electron bands far above the ground state and are therefore permeable in relatively thick layers inside and outside the visible spectrum. These substances are structurally similar to the naturally occurring, non-magnetic mineral garnet grossularite, Ca, Al "(Si04)". The synthetic ferrimagnetic substances are garnet-structured yttrium-iron compounds, Y.Fe. (Fe04) "and garnet-structured rare-earth-iron compounds of the formula N4Fe. (Fe04), 1 Worn M MlndeStenS one of the rare earth elements with an atomic number between 62 and 71 (inclusive) means. The ferrulinagetic properties of the yttrium-iron compound are neither destroyed nor their crystalline form changed when the yttrium atoms therein are diluted with rare earth elements of the type described above the trivalent iron of the garnet-like yttrium-iron and rare earth-iron compounds with aluminum, gallium, scandium or chromium atoms or mixtures thereof can be diluted without a change in the crystal structure or a complete loss of the magnetic properties .

Die Erfindung geht aus von einer bekannten Vorrichtung zum Modulieren von Licht mit einem Polarisator und einem Analysator, bei der in den Lichtweg zwischen dem Polarisator und dem Analysator ein lichtdurchlässi#ges Medium. eingeschaltet ist und Mittel vorgesehen sind, um an das Medium ein magnetisches Gleichfeld anzulegen, das immer eine Feldkomponente in Richtung der Achse der Übertragungsrichtung des polarisierten Lichtes aufweist, wobei ferner Mittel vorgesehen sind, um dir, Richtung des angelegten Magnetfeldes oder die Frequenz der Komponente, des angelegten, Magnetfeldes wählbar zu ändern.The invention is based on a known device for modulating light with a polarizer and an analyzer, in which a light-permeable medium is in the light path between the polarizer and the analyzer. is switched on and means are provided to apply a magnetic constant field to the medium, which always has a field component in the direction of the axis of the direction of transmission of the polarized light, further means are provided to the direction of the applied magnetic field or the frequency of the component, of the applied magnetic field to change selectively.

Als Medium ist erfindungsgemäß ein solches aus ferrimagnetischem Material vorgesehen, das vorzugsweise eine Granatstruktur mit der ForinelA.B.0,2 aufweist, wobei A mindestens ein Element der aus Yttrium und Seltenen-Erden-Metallen mit den OrdL-nungszahlen 62 bis 71 bestehenden Gruppe enthält und B nut mindestens einen Verdümungsstoff der aus Aluminium, Gallium, Scandium und, Chrom bestehenden Gruppe versetztes Eisen ist und auch Gemische aus Eisen und, Sauerstoff mit mindestem einem der Verdünnungsstoffe aufweisen kann.According to the invention, a medium made of ferrimagnetic material is provided as the medium, which preferably has a garnet structure with the formula A.B.0,2, where A is at least one element from the group consisting of yttrium and rare earth metals with the ordinal numbers 62 to 71 and B contains at least one diluent of the group consisting of aluminum, gallium, scandium and iron mixed with chromium and can also contain mixtures of iron and oxygen with at least one of the diluents.

In der nachfolgenden Tabelle wird die spezifische Drehung von granatstrukturiertem Yütrium-Eisen als Beispiel für die genannte Gruppe fernmaguetischex Stoffe mit dMenigen spezifischen Drehung verglichen, die man bei einer Anzahl typischer nichtmagnetischer Stoffe erhält. Die spezifische Drehung der nichtmagnetischen Stoffe wurde aus den Verdetschen Konstanten im »Handbook of Chemistry an, Physits«, Chemical Rubber Publishing Company, Clevelands 37. Auflage, 1955/56, S. 2764, für eine Intensität des magnetischen Feldes von 10 000 Gauß und einem Winkel von 01 zwischen der Richtung des magneftsehen Feldes und dem Strahlengang berechnet. Inf olge, der leichten Änderung der spezi;fischen Drehung mit der Wellenlänge erfolgt beim Duxchgang von polychromatischein, linear polarisiertem. Licht duirch Yttdum-Eisen von Granatstruktur eine Rotationsstreuung. Die Drehung ist daher am leichtesten bei Verwendung von monochromatischem Licht zu beobachten. Da die Drehung im Grün am stärksten ist, ist monochromatisches grüner, Licht, z. B. die Quecksilberlinie bei 5461 A, für die Beobachtung der Drehung in der granatartigen Yttrium-Eisen-Verbindung besonders geeignet.In the table below, the specific rotation of garnet-structured ytrium iron, as an example of the aforementioned group of telemageticx substances, is compared with the few specific rotation obtained with a number of typical non-magnetic substances. The specific rotation of the non-magnetic substances was determined from the Verdet constants in the "Handbook of Chemistry, Physits", Chemical Rubber Publishing Company, Cleveland's 37th edition, 1955/56, p. 2764, for an intensity of the magnetic field of 10,000 Gauss and an angle of 01 between the direction of the magnetic field and the beam path is calculated. As a result, the slight change in the specific rotation with the wavelength occurs when passing from polychromatic, linearly polarized. Light through yttdum iron of garnet structure a rotational scattering. The rotation is therefore most easily observed using monochromatic light. Since the twist is strongest in green, monochromatic green, light, e.g. B. the mercury line at 5461 A, particularly suitable for observing the rotation in the garnet-like yttrium-iron compound.

Nur die Stellen der Granatstruktur, wo die magm-. tischen Ionen des Kristalls so angeordnet sind, daß eine Komponente, ihres magnetischen Spin-Bahnmomentes parallel bzw. andparallel zur Fortpflanzungsrichtung eines einfallenden Strahles polansierten Lichtes liegt, treten mit den elektromagnütischen Wellen in Wechselwirkung. Mit andieren Worten sind also nur die Stehen dies Granatkristalls zur Ehmhung der Polaxisationsebene befähigt, an denen die, Magnetisierung ein zur Fortpflanzungs-richtung des Licht strahles parallele oder antiparallele Komponente aufwzist. An Stellend die eine derartig orientierte Komponente der Magnetisierung nicht aufweieccL# erfolgt keine Wechselwirkung. In Abwesenheit eines an den Granatkristall angelegten oTientieTenden magnetischen Feldes weisen einige magnetische Bereiche der Granatstraktur eine Magnetisierung mit einer zur Richtung der durchtretenden polariBierten Wolle parallelen bzw. antiparallelen Komponenü,- auf. Andere Bereiche besitzen keine derartige, Komponente.Only those parts of the garnet structure where the magm-. Table ions of the crystal are arranged in such a way that one component, its magnetic spin orbital moment, lies parallel or and parallel to the direction of propagation of an incident beam of polished light, interact with the electromagnetic waves. In other words, only the standing of this garnet crystal are able to increase the polarization plane, where the magnetization has a component that is parallel or antiparallel to the direction of propagation of the light beam. Instead of the magnetization component not having such an oriented component, there is no interaction. In the absence of an effective magnetic field applied to the garnet crystal, some magnetic areas of the garnet structure have a magnetization with a component parallel or antiparallel to the direction of the polarized wool passing through. Other areas have no such component.

Wenn sichtbares nionochroniatisches Licht polarisiert wird, indem. es ein Nicolsches Polansatorprisme passiert, anschließend durch einen granataxtigen Kristall vonYttnum-Eisen hindurchgeht, und dann durch ein im rechten Winkel zu dem Polarisatorprisma angeordnetes Nicolsches Analysatoxprisma betrachtet wird, werden die Strakturbereiche des Grana&nlg[U% sichtbar. Diejenigen Bereiche mit keiner zum eW«IL-lenden Strahl parallelen bzw. antiparallelen Komponcnte der Magnetisiemng drehen den Strahl nicht. Licht, welches durch diese Bereiche hindurchtritt, wird vomAnalysator ausgelöscht. Diejenigen Bereiche, bei denen eine Komponente der Magnetisierung parallel zum einfallenden Strahl lieg' drehen den Strahl wahrend seines Durchganges durch den Gra natkristall. Das dergestalt gedrehtr, Licht passiert den Analysator in einem Ausmaße, das von der Größe der Drehung des Lichtes aus der von dem Polansatorprisma geschaffenen Polarisationsebene gegen die vollständig vom Analysatorprisma hindurchgelassene Polarisationsebene hin abhängt.When visible nionochronic light is polarized by. it passes a Nicol's polarizer prism, then passes through a garnet-ax-like crystal of Yttnum iron, and is then viewed through a Nicol's analyzer prism arranged at right angles to the polarizer prism, the structural areas of the granule become visible. Those areas with no components of the magnetization parallel or antiparallel to the moving beam do not rotate the beam. Light that passes through these areas is canceled by the analyzer. Those areas in which a component of the magnetization lies parallel to the incident beam rotate the beam as it passes through the granite crystal. The light rotated in this way passes through the analyzer to an extent that depends on the magnitude of the rotation of the light from the polarization plane created by the polarization prism towards the polarization plane let through completely by the analyzer prism.

Diejenigen Bereiche, die eine zur Fortpflanzmgsrichtung des einfallenden Strahles antiparallele Magnetisierungskomponente besitzen, drehen das durch sie hindurebfallende Licht in ähnlicher Weise, aber in entgegengesetzter Richtung, und zwar um denselben Betrag wie die Bereiche mit gleich großer, aber parallel zur Fortpflanzungslichtung des eiufallenden Strahles gerichteter Magnetisierungskompoiiente. Die Bereiche des Granatkristalls können auf diese Weise durch den Analysator als heHe und dunkle Muster im Gesichtsfeld sichtbar werden.Those areas which are related to the direction of propagation of the incident Beam's antiparallel magnetization component rotate that through them light falling from the hindu in a similar way, but in the opposite direction, and by the same amount as the areas with the same size, but parallel to the reproductive clearing of the incident beam of directed magnetization components. The areas of the Garnet crystal in this way can be considered heHe and dark by the analyzer Patterns become visible in the field of vision.

DieAulegung eines außeren, orienterenden magartischen Gleichstreinfeldes von genügender Starke an einen Granatkristaff, um diesen Kristall magnetisch abzusättigen, orientiert die magnetischen Atome dez Granatstruktux, so daß sich ein einziger Bewoich Spezifische Stoff Drehung ,/cm Calciumfluorid (Fluorit) ............ 1,5 Kohle (Diamant) .................. 2,1 Jenaer Glas (leichtes Flintglas) ...... 5,3 Jenaer Glas (schweres Flintglas) .... 14,8 Kaliumchlorid (Sylvit) ............. 4,8 Natriumchlorid (Steinsalz) .......... 6,0 Stannochlorid ..................... 7,3 fl-Zinksulfid ...................... 37,5 Yttrium-Eisen-Verbindung (Granatstraktur) ................ > 1000 Die oben aufgeführten ferrimagnetischen Stoffe können in Schnitten hergestellt worden, die für infxarotes Licht und Licht von kürzeren Wellenlangen durchlässig sind. Zum Beispiel ist Yttrilxn-Eisen von Granatstruktur einer dieser Stoffe mit einer zuerst im Grun erscheinenden Absorptionsgrenoe# der unter Drehung Licht von, Wellenlängen durchläßt, welche größer als diejenigen des grünen Lichtes sind. Die Tatsache, daß die Absorptionsgrenw im GrÜn liegt, zeigt an, daß Licht von derartiger Frequenz weggehend einer natürlichen Frequenz einiger der Atome der synthetischen Verbindung von Granatstraktux entspricht. Da die stärkste Wechselwirkung mit den Atomen der Granatstruktur bei Licht dieser Frequenz stattfindet, zeigt grünes Licht die größte spezifische Drehung, wahrend langwelligeres Licht kleinere Werte aufweist. Licht kürzexer Wellenlänge als Grün wird von diesem Stoff absorhiert. bildet, dessen Richtung durch das orientierende Feld festgelegt ist. Wird der gesamte Kristall mit seiner Magnetisierung senkrecht zur Fortpflanzungslichtung eines einfallenden linear polasisierten Lichtstrahles ausgerichtet, so kann der Kristall den Strahl ohne jede Drohung durchlassen. Durch Ausrichten des gesamten Kristalls in der Weise, daß die Magnetisieru-ng parallel bzw. antiparallel zum einfallenden Strahl Regt, kann eine Drehung des gesamten Strahles in &in einen oder anderen Drehsinne erreicht werden. Durch Ausrichten des Kristalls derart, daß seine Magaetisierung eine Komponente in Richtung der einfallenden polaxisierten Welle aufweist, erzielt man eine kleinere als die maximal mögliche Drehung. Wenn linear polarisiertes sichtbares Licht, Welches durch einen solchen Granatkristall hindurchfällt, durch einen senkrecht zur Polarisationsebene angeordneten Analysator betrachtet wird, während die Richtung des an den Granatkristall angelegten orientierenden Feldes verändert wird, besitzt das beobachtete Licht über das ganze Feld hinweg einheitliche Intensität, doch die Intensität das gesamten Gesichtsfeldes ist zwischen vollkomniener Durchlässigkeit und völliger Auslöschung veränderbar, und zwar in dein Maße, wie das angelegte orientierende magnetische Feld die Größe der in der Fortpflanzungsrichtung der Lichtwelle liegenden Magnetisierungskomponente des Kristalls verändert.The application of an external, orienting Magartic constant field of sufficient strength to a garnet crystal to magnetically saturate this crystal, orients the magnetic atoms of the garnet structure so that a single human being Specific Fabric rotation ,/cm Calcium fluoride (fluorite) ............ 1.5 Coal (diamond) .................. 2.1 Jenaer Glas (light flint glass) ...... 5.3 Jenaer Glas (heavy flint glass) .... 14.8 Potassium chloride (Sylvit) ............. 4.8 Sodium chloride (rock salt) .......... 6.0 Stannous chloride ..................... 7.3 fl-zinc sulfide ...................... 37.5 Yttrium iron compound (Garnet structure) ................> 1000 The ferrimagnetic materials listed above may have been manufactured in sections that are permeable to infxarotes light and light of shorter wavelengths. For example, yttrilxn iron of garnet structure is one of these substances with an absorption magnitude which first appears in green and which, when rotated, transmits light of wavelengths which are greater than those of green light. The fact that the absorption value is in the green indicates that light from such a frequency corresponds to a natural frequency of some of the atoms of the synthetic compound of garnet tract. Since the strongest interaction with the atoms of the garnet structure takes place with light of this frequency, green light shows the greatest specific rotation, while light with longer wavelengths shows smaller values. Light with a shorter wavelength than green is absorbed by this substance. forms whose direction is determined by the orienting field. If the entire crystal is aligned with its magnetization perpendicular to the propagation clearing of an incident linearly polarized light beam, the crystal can let the beam through without any threat. By aligning the entire crystal in such a way that the magnetization is parallel or antiparallel to the incident beam, a rotation of the entire beam in one direction or another can be achieved. By aligning the crystal so that its magaetization has a component in the direction of the incident polaxized wave, a rotation less than the maximum possible is achieved. When linearly polarized visible light, which passes through such a garnet crystal, is viewed through an analyzer arranged perpendicular to the plane of polarization while the direction of the orienting field applied to the garnet crystal is changed, the observed light has uniform intensity over the entire field, but the The intensity of the entire visual field can be varied between fully transparent and complete extinction, to the extent that the applied orienting magnetic field changes the magnitude of the magnetization component of the crystal in the direction of propagation of the light wave.

Es läßt sich eine Vielzahl von Vorrichtungen zur Hervorbringung und Nutzbarmachung dieser Erscheinung konstruieren. Es können z. B. magnetische Verschlüsse konstruiert werden. Der Effekt der Faraday-Drehung ist auch schon in der Mikrowellen-Übertragungstöchnik angewandt worden, um Vorrichtungen wie Isolatoren, Gyrato#ren, Zirkulatoren und Modulatoren zu bauen. Es ist nunmehr möglich, entsprechende Vorrichtungen herzustellen, die mit Wellen höherer Frequenz als. Mikrowellen in derselben Art arbeiten, wie es die oben erwähnten Vorrichtungen mit Mikrowellen tun. In Anbetracht der hohen spezifischenDrehung, welche die ferrÜnagnetischeYttrium-Eisen-Verbindung vonGranatstruktur und, die granatartigen ferrimagnetischen Seltene-Erden-Eisen Verbindungen zeigen, sind hierbei keine übermäßig langen Wegstrecken durch die Stoffe erforderlich. Man kann daher Vorrichtungen bauen, die sich praktisch nicht herstellen lassen, wenn man andere Stoffe verwendet, welche den Faraday-Effekt nur in einem Mikrowellen- und Infrarotfrequenzen übersteigenden Teil des Frequenzspektrums zeigen.A variety of devices can be constructed to produce and utilize this phenomenon. It can e.g. B. magnetic locks can be constructed. The Faraday rotation effect has also been used in microwave transmission technology to build devices such as isolators, gyrators, circulators, and modulators. It is now possible to produce corresponding devices that with waves higher than frequency. Microwaves work in the same way as the devices mentioned above do with microwaves. In view of the high specific rotation exhibited by the ferromagnetic yttrium-iron compound of garnet structure and the garnet-like ferrimagnetic rare-earth-iron compounds, excessive distances through the substances are not required here. It is therefore possible to build devices which are practically impossible to manufacture if other substances are used which show the Faraday effect only in a part of the frequency spectrum which exceeds the microwave and infrared frequencies.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnungen weiter erläutert, wobei im folgenden zur Vereinfachung für die granatstrukturierten Yttrium-Eisen-bzw. Seltene-Erden-Eisen-Verbuidungen die Ausdrücke Yttrium-Eisen-Granat bzw. Seltene-Erden-Eisen-Granat verwendet werden. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 ein Diagramm der Absorptionskurve von Yttdum-Eisen-Granat, Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Lichtstrahles, der durch einen Yttrium-Eisen-Granat oder Seltene-Erden-Eisen-Granat hindurchgelassen wird; in dieser Ansicht tritt wegen der besonderen, Wahl der Richtung des an den Granataufbau angelegten orientierenden magnetischen Gleichstromfeldes keine Drohung des Lichtstrabls auf; Fig. 3 ist eine schematische Ansicht derselben Vorrichtung, bei der das orientierende magnetische Gleichstromfeld durch Anlegung eines zweiten magnetischen Fel&s beeinflußt worden ist, das der Magnetisierung des durchstrahlten Kristalls eine Komponente in der Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Strahles verleiht, wodurch eine Drehung des Strahles verursacht wird; Fig. 4 ist eine schematische Draufsicht auf das magnetische Feld zu Beginn einer Wellenperiode innerhalb eines Mikrowellen-Resonanzraumes mit Resonanz im TE",-Modus; Fig. 5 ist eine schematische Draufsicht auf das magnetische Feld im Resonanzraum der Fig. 4, eine halbe Periode später betrachtet; Fig. 6 ist eine schematische, pe#rspektivische Ansicht eines Mikrowellen-Resonanzraumes, ähnlich demjenigen in Fig. 4 und 5, und den damit vobundenen Wellenleitern, wobei in diesem Resonanzraum ein Kristall von Yttlium-Eisen- oder Seltene-Erden-Eisen-Granat angeordnet worden ist.The invention is further explained with reference to the drawings, with the following for simplification for the garnet-structured yttrium-iron or. Rare earth iron compounds the terms yttrium iron garnet or rare earth iron garnet are used. In the drawings, FIG. 1 shows a diagram of the absorption curve of yttrium-iron garnet; FIG. 2 shows a schematic view of a light beam which is transmitted through an yttrium-iron garnet or rare earth iron garnet; In this view, because of the special choice of direction of the orienting magnetic direct current field applied to the garnet structure, there is no threat of the light beam; Fig. 3 is a schematic view of the same device in which the orienting direct current magnetic field has been influenced by the application of a second magnetic field which gives the magnetization of the irradiated crystal a component in the direction of propagation of the incident beam, thereby causing the beam to rotate; 4 is a schematic plan view of the magnetic field at the beginning of a wave period within a microwave resonance chamber with resonance in the TE "mode; FIG. 5 is a schematic plan view of the magnetic field in the resonance chamber of FIG. 4, half a period Considered later; Fig. 6 is a schematic, perspective view of a microwave resonance chamber, similar to that in Figs. 4 and 5, and the associated waveguides, in which resonance chamber a crystal of yttlium-iron or rare-earth Iron garnet has been arranged.

In Fig. 1 ist die prozentualc Durchlässigkeit eines Yttrium-Eisen-Granatkristalls auf der Ordinate und die Wellenlänge, in A-Einheften auf der Abszisse aufgetragen. Wenn die » Grenze« willkürlich als der Punkt definiert wird, bei dem 50%ige Absorption auftritt-, zeigt die Kurve diesen Grenzwert für den Yttrium-Eisen-Granat bei etwa 5360 A. Für dieses Diagramm wurde die Durchlässigkeit ohne Berücksichtigung der Polarisation des einfallenden Lichtes gemessen.In Fig. 1 , the percent transmittance of a yttrium iron garnet crystal is plotted on the ordinate and the wavelength, in A-inserts on the abscissa. If the " limit" is arbitrarily defined as the point at which 50% absorption occurs - the curve shows this limit value for the yttrium-iron garnet at around 5360 A. For this diagram, the transmittance has been taken without considering the polarization of the incident Light measured.

Fig. 2 zeigt einen, Körper 11, welcher der Einfachheit halber als dünne Schelbe eines einzelnen Kristalls von Yttrium-Fi#sen-Granat bzw. Seltene-Erden-Eisen-Granat dargestellt ist. Vorzugsweise, wird menokristallines Material verwendet, wie es nachfolgend beschrieben -wird. Bei weniger kritischen Anwendungsformen können jedoch auch dichte polykristal-Ime Granatkörper verwendet werden, wenn die Streuung innerhalb dieser Körper niedrig genug ist, damit die Lichtdurchlässigkeit erhalten bleibt. Die Vorderseite der Scheibe, 11 liegt senkrecht zu einer als z-Achse bezeichneten Achse. Die Scheibe liegt in der Ebene der rechtwinkligen x- und y-Achsen, die ihrerseits auf der z-Achse senkrecht stehen. Auf der einen Seite des Körpers 11 ist der Polarisator 12 und auf der anderen der Analysator 13 angebracht. Der Polaxisator 12 ist in der Figur so aufgestellt, daß er parallel zur y-Achse linear polaxisiertes Licht durchläßt. Die zu beiden Seiten des Granatkörpers 11 und längs der y-Achse angeordneten Spulen 14 bringen ein in Fig. 2 als H" bezeichnetes magnetisches Gleichstromfeld hervor. Dieses Feld ist stark genug, um den fernmagnetischen Körper 11 abzusättigen-Die Magaetisierung des Granatkörpers 11 in einem solchen Gleichstromfeld H, liegt in der Richtung des Feldes. Da das Feld und die Magnetisierung des Kristalls sich senkrecht zur Fortpflanzungsrichtung des den Granatkörper 11 durchlaufenden monochromatischen Lichtstrahles 15 erstrecken, übt der Körper keine Drehwirkung auf den Strahl 15 aus. Der Analysator 13 fängt den Lichtstrahl 15 ab, wenn er in einem Winkel von 901 zum Polarisator 12 ausgerichtot ist.2 shows a body 11 which, for the sake of simplicity, is shown as a thin slice of a single crystal of yttrium fiber garnet or rare earth iron garnet. Preferably, menocrystalline material is used, as described below. In less critical forms of application, however, dense polycrystalline garnet bodies can also be used if the scattering within these bodies is low enough that the light transmission is retained. The front of the disk 11 is perpendicular to an axis designated as the z-axis. The disk lies in the plane of the right-angled x- and y-axes, which in turn are perpendicular to the z-axis. The polarizer 12 is attached to one side of the body 11 and the analyzer 13 is attached to the other. The polarizer 12 is set up in the figure in such a way that it transmits linearly polarized light parallel to the y-axis. Arranged on both sides of the grenade body 11 and along the y-axis coils 14 bring forth a method known as H "in Fig. 2 DC magnetic field. This field is strong enough to the far magnetic body 11 to saturate-the Magaetisierung of the grenade body 11 in a Such a direct current field H, lies in the direction of the field. Since the field and the magnetization of the crystal extend perpendicular to the direction of propagation of the monochromatic light beam 15 passing through the garnet body 11 , the body does not exert any rotating action on the beam 15. The analyzer 13 intercepts the light beam 15 when it is aligned at an angle of 901 to the polarizer 12.

In Fig. 3 ist dem Apparat nach Fig. 2 die Spule 16 hinzugefügt worden. Bei Stromfluß durch diese Spule bildet sich in einer zur Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahles 15 parallelen Richtung ein magnetisches Gleichstromfeld H", aus. Infolge des Vorhandenseins des magnetischen Feldes H",p besitzt die, Magnetisierung des ferrimagnetischen Granatkörpers 11 nunmehr eine Komponente in der Fortpflanzungsrichtung des Lichtstrahles 15. Beim Durchgang durch den Körper 11 erfolgt eine Drehung des Strahles 15, und der Analysator 13 muß in eine neue Stellung gedreht werden, um den Strahl 15 bei seinem Austritt aus dem Granatkörper 11 vollständig auszulöschen. In Fig. 3 ist die Drehung, vom Analysator 13 aus gesehen, im Uhrzeigersinn dargestellt.In Fig. 3 , the coil 16 has been added to the apparatus of Fig. 2. When current flows through this coil, a magnetic direct current field H "is formed in a direction parallel to the direction of propagation of the light beam 15. Due to the presence of the magnetic field H", p, the magnetization of the ferrimagnetic garnet body 11 now has a component in the direction of propagation of the light beam 15. As it passes through the body 11 , the beam 15 is rotated and the analyzer 13 must be rotated into a new position in order to completely extinguish the beam 15 when it emerges from the grenade body 11. In Fig. 3 , the rotation, seen from the analyzer 13 , is shown in the clockwise direction.

In Fig. 2 und 3 ist zwar das orientierende magnetische Gleichstromfeld H, als längs der y-Achse verlaufend dargestellt; die Richtung des Feldes kann jedoch längs jeder beliebigen Geraden in der xy-Ebene verlaufen. Keine derartige Orientierung ergibt eine zur Fortpflanzungsrichtung des Lichtsürahles 15 parallele oder antiparallele Komponente.In FIGS. 2 and 3 , the orienting magnetic direct current field H is shown as running along the y-axis; however, the direction of the field can run along any straight line in the xy plane. No such orientation results in a component that is parallel or antiparallel to the direction of propagation of the light beam 15.

Die Richtung des magnetischen Gleichstromfeldes H"pp kann auch in jeder außerhalb der xy-Ebene befindlichen Richtung hegen. Jede nicht in der xy-Ebene liegende Feldrichtung besItzt eine zur Fortpflanzungsrichtung des Strahles 15 parallele oder antiparallele Komponente und verursacht eine gewisse Drehung des Strahles 15, wenn das Feld hinreichend stark ist, um die Magnetisierung des Körpers 11 zu beeinftussen. Wenn das Feld Hpp derart ausgerichtet ist, daß es eine zur Fortpflanzungsrichtung des Strahles 15 antipaxalkle Komponente liefert, so hat die im Strahl hervorgerufene Drehung den entgegengesetzten Drehsinn wie die von eimm Feld mit einer zur Fortpflanzungsrichtung parallelen Komponente von gleicher Große wie die antiparallele Komponente hervorgerufene Drehung. So wurde z. B. in Fig. 3 die Umkehr der Richtung von H"pp um 1800 eine ebenso große Drehung des Strahles 15 hervorrufen, wie sie in der Zeichnung dargestellt ist, jedoch, vom Analysator 13 aus gesehen, in einem Drehsinn entgegen dem Uhrzeigersinn.The direction of the direct current magnetic field H "can pp also in each outside the xy plane direction located not harbor. Each in the xy-plane field direction has a direction of propagation of the beam 15 parallel or anti-parallel component and causes a certain rotation of the beam 15, if the field is strong enough to influence the magnetization of the body 11. If the field Hpp is aligned in such a way that it provides a component that is antipaxal to the direction of propagation of the beam 15 , the rotation produced in the beam has the opposite direction of rotation as that of eimm field having a direction parallel to the propagation direction component of the same size as the antiparallel component induced rotation. Thus, for. example, in Fig reversal was. the direction of H "pp 1800 an equally large rotation of the beam 15 3 cause, as in the Drawing is shown, however, seen from the analyzer 13 , entg in a direction of rotation counter clockwise.

Weiterhin erkennt man, daß die relative Größe der Magnetfelder H" und H",p unabhängig voneinander verandert: werden kann. Wird der Wert des Feldes H" bis auf Null herabgesetzt und der des Feldes H"pp auf einen zur magnetischen Absättigung des Körpers 11 ausreichenden Wert erhöht, dann kann die Magnetisierung des Körpers 11 parallel zur Fortpflanzungsrichtung des Strahles ausgerichtet werden, wodurch man die maximale Drehung des Strahles 15 für eine gegebene Stärke des Granatkristalls erzielt.It can also be seen that the relative size of the magnetic fields H "and H", p can be changed independently of one another. If the value of the field H ″ is reduced to zero and that of the field H ″ pp is increased to a value sufficient for the magnetic saturation of the body 11 , then the magnetization of the body 11 can be aligned parallel to the direction of propagation of the beam, whereby the maximum rotation is obtained of the beam 15 achieved for a given thickness of the garnet crystal.

Da H" und H"p als die zerlegten Komponenten eines einzigen Magnetfeldes angesehen werden können, braucht man nicht mehr als ein einäges magnetisches Feld an den Körper 11 anzulegen, um beliebige, der oben aufgeführten Ergebnisse zu erzielen. Ein, derartiges Feld kann kontinuierlich oder stoßweise in Richtung und Größe mit jeder Frequenz verändert werden, um Veränderungen in der Magaetisierung des ferriniagnetischen Körpers 11 hervorzubringen.Since H "and H" p can be viewed as the decomposed components of a single magnetic field, it is not necessary to apply more than a single magnetic field to the body 11 in order to achieve any of the results listed above. Such a field can be changed continuously or intermittently in direction and magnitude at any frequency in order to produce changes in the magnetization of the ferriniagnetic body 11 .

Schließlich braucht die Ausrichtung des Körpea7s 11 in bezug auf die x-, y- und z-Achse nicht derart zu sein, wie in Fig. 2 und 3 dargestellt. Der Körper kann seiner räumlichen Orientierung nach in jeder i beliebigen Ebene, hegen. Die Länge des Lichtweges durch eine Scheibe, wie sie der Einfachheit halber in Fig. 2 und 3 dargestellt ist, verändert sich selbstverständlich mit der Ausrichtung der Scheibe bezüglich des Strahles 15, aber der Kristall selbst kann ohne Rücksicht auf seine Orientierung in bezug auf den Strahl derart magnetisiert werden, daß er eine zur Fortpflanzungsrichtung des Srahles 15 parallele oder antiparallele Magaetisierungskomponente oder auch keine derartige Komponente besitzt.Finally, the alignment of the Körpea7s 11 need with respect to the x-, y- and z-axis is not to be such as in FIG. 2 and 3. According to its spatial orientation, the body can lie in any plane. The length of the light path through a disk, as shown for the sake of simplicity in FIGS. 2 and 3 , of course changes with the orientation of the disk with respect to the beam 15, but the crystal itself can, regardless of its orientation with respect to the beam be magnetized in such a way that it has a magnetic component parallel or antiparallel to the direction of propagation of the beam 15, or no such component.

Praktisch ist die kubische Kristallstraktur der ferrimagnetischenYttrium-Eisen-Granate und ferrimagnetischen Seltene-Erden-Eisen-Granate magnetisch anisotrop. Die Magnetisierungsinduktion der Sto#ffe verläuft leichter entlang bestimmter Achsen durch die Kristalle, wobei diese Achsen die »Richtungen leichter Magnetisierung« darstellen. Oft ist es zweckmäßig, die Kristalle so zu schleifen, daß der Weg eines sich fortpflanzenden Strahles oder die Picbtung eines angelegten Magnetfelde-s eine festgelegte Lage in bezug auf eine Richtung leichter Magneäsierung oder, falls es mehrere solche Richtungen gibt, in bezug auf eine besondere Richtung leichter Magnefisierung besitzt. Wenn in einem solchen Falle der Kristall so geschliffen ist, daß er dem einfallenden Strafil odeT einem angelegten Feld eine bestimmte Flache darbiete4 wird die Wahl der räumlichen Orientierung des Kristalls eingeschränkt, wenn die angestrebten Vorteile erzielt weTden sollen. Bei dew Gruppe der nachstehend beschriebenen Vocrichtungen z. B. schleift man vorzugsweise einen E#izelkristall von Yttnum-Zisen-Granat derart# daß ein orientierendes magnetisches Feld längs einer # von mehreren gleichwertigen (100) Richtungen leichteir Magnetisierung im Kristall angelegt werden kann. Bei einem orientierenden Feld längs ein-er dtrazdgen Richtung zeigt der Y2Hum-EisenGrana:-ü, die schmalsten ferromagnetischen Resonanzlimen.In practice, the cubic crystal structure of the ferrimagnetic yttrium iron garnet and ferrimagnetic rare earth iron garnet is magnetically anisotropic. The magnetization induction of the shocks runs more easily along certain axes through the crystals, whereby these axes represent the "directions of easy magnetization". It is often convenient to grind the crystals so that the path of a propagating ray or the picbtung of an applied magnetic field has a fixed position with respect to one direction of easy magnetization or, if there are several such directions , with respect to a particular one Direction of easier magnification possesses. If, in such a case, the crystal is cut in such a way that it presents a certain surface to the incident surface or an applied field4, the choice of the spatial orientation of the crystal is restricted if the desired advantages are to be achieved. In the group of vocational directions described below, e.g. B. one preferably grinds a single crystal of Yttnum-Zisen-Garnet in such a way that an orienting magnetic field can be applied easily for magnetization in the crystal along one of several equivalent (100) directions. With an orienting field along a dtrazdgen direction, the Y2Hum-EisenGrana: -ü, shows the narrowest ferromagnetic resonance limit.

Die Erscheinung der ferromagnetischen Resonanz ist ausgiebig bei der Mik-rowellen-Übeitragungstechni,k untersucht worden. Bestimmte magnetische Stoffe, wie der ferrmiagnetische Yttnum-Fmbn-Granat und die ferrimagnetische Seitene-Erdbn-Eisen-Granate, um die es sich hier handeK und die allgemeiner als Ferrite bekannte- Stoffklasse, zeigen starke Absoxption bestimmter Funkfrequenz-T&krowellen, wenn die Soff e in einem magnetischen Gleichstronifeld ausgerichtet werden, welches senkrecht zur Durchgangsrichtung der Mikrowellen angelegt wird'. Die maximale Absorption oder Resonanz tritt M derjenigen Mikrowellenfrequenz ein, die ei= natürlichen Frequenz der Präzession der Magnetisierung der Sto-ffe rund um die durch das angelegte orientieren& Feld definierte Achse entspricht. Die Erscheinung der Resonanz und, die Bedingungen, unter denen sie entsteht# sind z. B. in dem Werk »Specüoscopy at Radio and Mierowave Frequmdes<, von D. J. E. Ingram, Butterworths Seientifie Pubhcations, London, 1955, S. 194 bis 200, eTörtert. Die Erscheinung ist bei den Ferriten und bei den hier beschriebenen ferrimapetschen Granaten analog.The phenomenon of ferromagnetic resonance has been studied extensively in microwave transmission technology. Certain magnetic substances, such as the ferromagnetic Yttnum-Fmbn-Garnet and the ferrimagnetic Seitene-Erdbn-Eisen-Garnet, which we are dealing with here and the class of substances known more generally as ferrites, show strong absorption of certain radio frequency waves when the substance is used be aligned in a magnetic DC field, which is applied perpendicular to the direction of passage of the microwaves'. The maximum absorption or resonance occurs at the microwave frequency which corresponds to the natural frequency of the precession of the magnetization of the substances around the axis defined by the applied field. The appearance of the resonance and the conditions under which it arises # are e.g. B. in the work "Specuscopy at Radio and Mierowave Frequmdes", by DJE Ingram, Butterworths Seientifie Pubhcations, London, 1955, pp. 194 to 200, eTörtert. The phenomenon is analogous with the ferrites and the ferrimapet shells described here.

Yttrium-Eisen-Granat und die Seltene-Erden-Eisen-Granate sind daher einzigartige Substan2rn nicht nur, weil sie ferrimagnetische Stoffe sind, che, Wellen höherer Frequenz als diejenigen im Infrarot mit größerer spezifischer Drehung durchlassen und moduheren als andere in demselben Bereich durchlässige, Stoffe, sondern auch deshalb, weil diese Verbindungen von Granatstruktur sich auf Grund ihrer Fähigkeit zur ferromagnetischen Resonanz zuir Lenkung derartiger Modulationen bei Funkfreqenzen eignen. Fig. 4, 5 und 6 erläutern, wie eine solche, Hochfrequenzmodulation eines Lichtstrahles ausgefUrt worden kann.Yttrium-iron-garnet and the rare-earth-iron-garnet are therefore unique substances not only because they are ferrimagnetic substances, which transmit waves of higher frequency than those in the infrared with a greater specific rotation and more moder than others in the same range. Substances, but also because these compounds of garnet structure are suitable for directing such modulations at radio frequencies due to their ability to ferromagnetic resonance. FIGS. 4, 5 and 6 explain how such a high-frequency modulation of a light beam can be carried out.

Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf einen Mikrowellen-Resonan aum, der eine volle steihende, Welle mit Resonanz im TE,02-Modus enthält. Die gestrichelten Linien stellen die Richtung des jeder Halbwelle zugeordneten magnetischen Vektors zu einem Zeitpunkt dar, der dem Anfang einer Wellenperiod,-entspricht. Man sieht, daß in der Ebene, welche den Raum längs der Geraden 4-4 kreuzweise, halbiert, die magnetischen Felder einer jeden Halbwelle, durch die übereinstimmung in ihrer Richtung verstärkt werden.Fig. 4 shows a plan view of a microwave resonance aum, the a full standing, wave with resonance in TE, 02 mode contains. The dashed lines represent the direction of the magnetic associated with each half-wave Vector at a point in time which corresponds to the beginning of a wave period. Man sees that in the plane which bisects the space along the straight lines 4-4, the magnetic fields of each half-wave, due to the correspondence in their Direction to be reinforced.

Fig. 5 zeigt den gleichen Raum wie Fig. 4 eine hall>p- Periode spÜter. Die magnetischen Felder haben nunmehr ihre Richtung =gekehrt. In der halbierenden Ebene längs der Geraden 5-5 hat sich &e Richtung des verstärkten Feldes um 180' gedreht. Eine derartige Umkehr der Feldrichtung kommt zweimal in jeder Periode vor, indem die Richtung des magnetischen Feldes in der kreuzweise halbierenden Ebene am Ende der Wellenperiode wieder in ihre ursprüngliche Lage wie zu Beginn der Periode zurückkeh#rt. Ein solches schnell oszillierendes Feld kann als H"" gemäß Fig. 3 verwendet werden, um bei Resonanz Präzession der Magaetisiermg in einem einzelnen Granatkristall hervorzurufen und, so eine schnell oszillierende Magnetisierungskompotiente längs der Fortpflanzungsrichtung eines den Kristall durchdringenden Lichtstrahules zu liefern.FIG. 5 shows the same room as FIG. 4, one hall> p period later. The magnetic fields have now turned their direction =. In the bisecting plane along the straight lines 5-5 , & e direction of the intensified field has rotated by 180 '. Such a reversal of the field direction occurs twice in each period in that the direction of the magnetic field in the crosswise bisecting plane returns to its original position at the end of the wave period as at the beginning of the period. Such a rapidly oscillating field can be used as H "" according to FIG. 3 to cause precession of the magnetization in a single garnet crystal upon resonance and thus to provide a rapidly oscillating magnetization compotient along the direction of propagation of a light beam penetrating the crystal.

Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung, in der ein Mikrowellen-Funkfrequenzfeld in derartiger Weise Anwendung findet. Der der Einfachheit halber als Scheibe dargestellte Körper 11 aus monokristallinem Yttrium-Eisen-Granat oder Seltene-Erden-Eisen-Granat ist längs der z-Achse angeordnet. Diese Anordnung ist ähnlich derjenigen der Körper 11 in Fig. 2 und 3. Längs der x-Achse befinden sich die Wellenleiter 17, welche durch die Öffnungen 19 in den Resonanzraum 18 hinein und aus ihm heraus führen. Längs dezr z-Achse sind zu beiden Seiten des Raumes 18 die Hülson 20 angebracht, welche mit dem Raum 18 durch die öffnungen 21 verbunden sind. Die öffaungen. 21 und die Hülsen 20 sind so bemessen, daß kein Verlust an MikrowelleneneTgi# aus dem Raunie 18 stattfinden kann. Ein orientierendes magnetisches Gleichstromfeld, das z. B. durch nicht eingezeichnete- elektromagnetische Spulen erzeugt wird, wirkt auf den Körper 11 in der Weise ein, daß die Magnetisierung des Körpers 11 in einer Richtung in der xy-Ebene liegt. Wie in Fig. 4 und 5 dargestellt, erzeugen die im Raum 18 in Resonanz befindlichen Mikrowellen ein oszillierendes magnetisches Funkfrequenzfeld, das in der kreuzweise halbierenden Ebene des Raumes 18 liegt, welche in diesem Felde die yz-Ebenc ist. Da der Körper 11 in Fig. 6 so angeordnet ist, daß sich seine Breitseite senkrecht zu dieser halbierenden yz-Ebene befindet, kann das oszillierende Magnetfeld eine Magnetisierungskomponente des Körpers 11 senkrecht zu seiner Breitseite hervorbringen. Normalerweise haben die magnetischen Funkfreqenzfelder kaum einen Einfluß auf die Ausrichtung der Magnetisierung des Granatkö#rpe:rs 11. Werden jedoch die Mikrowellenfrequenz und die Starke des oben erwähnten orientierenden Feldes so gewählt, daß in dem Granatkristall eine, Resonanzbedingung hervorgerufen wird, so kann eine bedeutsame Orientierung der Magtietisierung des Körpers er71elt werden, weil die Funkfrequenzwellen in der Weise wirken, daß sie eirie Präzession der Magnetisienng rund um eine Achse in Richtung dies orientierenden Feldes hervorbringen. Ein nicht dargestellter Lichtstrahl, der durch das Polaxisatorprisma 12 in den Raum 18, durch den Körper 11 und dürch das Analysatorprisma 13 hindurchgeschickt wird, wird, vom Körper 11 bis zu einem Betrag gedreht, der von der Größe des einwirkenden magnetischen Funkfrequenzfeldes bei Resonanz und in seinem Drehsinn von der schnell wechselndtn Richtung dieses Funkfrequerizfeldes abhängt. Die Modulation des Lichtes läßt sich durch die Polarisatoren beobachten. Durch geeignete relative Einstellungen des Polarisators 12 und des Analysators 13 in Fig. 6 kann z. B. der Durchtritt von Licht durch das System einmal oder zweimal in je-der Periode bewirkt werden.Fig. 6 shows an apparatus in which a microwave radio frequency field is used in such a manner. For the sake of simplicity, the body 11 made of monocrystalline yttrium-iron-garnet or rare-earth-iron-garnet is arranged along the z-axis. This arrangement is similar to that of the bodies 11 in FIGS. 2 and 3. The waveguides 17 are located along the x-axis and lead through the openings 19 into the resonance chamber 18 and out of it. The sleeves 20, which are connected to the space 18 through the openings 21, are attached to both sides of the space 18 along the z-axis. The openings. 21 and the sleeves 20 are dimensioned so that no loss of microwave energy from the space 18 can take place. An orienting magnetic direct current field, e.g. B. is generated by not shown electromagnetic coils, acts on the body 11 in such a way that the magnetization of the body 11 lies in one direction in the xy plane. As shown in FIGS. 4 and 5 , the microwaves in resonance in space 18 generate an oscillating magnetic radio frequency field which lies in the crosswise bisecting plane of space 18 , which in this field is the yz plane. Since the body 11 in FIG. 6 is arranged so that its broad side is perpendicular to this bisecting yz plane, the oscillating magnetic field can produce a magnetization component of the body 11 perpendicular to its broad side. Normally the magnetic radio frequency fields have little influence on the orientation of the magnetization of the garnet body 11. However, if the microwave frequency and the strength of the above-mentioned orienting field are chosen so that a resonance condition is created in the garnet crystal, then a significant Orientation of the magnetization of the body can be obtained because the radio frequency waves act in such a way that they produce the precession of magnetization around an axis in the direction of this orienting field. A light beam, not shown, which is sent through the polarizer prism 12 into the space 18, through the body 11 and through the analyzer prism 13 , is rotated by the body 11 up to an amount which corresponds to the size of the applied magnetic radio frequency field at resonance and in its sense of rotation depends on the rapidly changing direction of this radio frequency field. The modulation of the light can be observed through the polarizers. By suitable relative settings of the polarizer 12 and the analyzer 13 in FIG. 6 may be, for. B. the passage of light through the system can be effected once or twice in each period.

Für pine Yltrium-Eisen-Granatscheibe von 1, 27 in m Durchmesser und 0,0736 mm Stärke wurde, die Mikrowellen-Resonanz bei 24019 Megahertz in einem orientierenden Gleickstroinfeld, von 7804 0eT-sted beobachtet. Eine Yttrium-Eisen-Granatscheibe dieser Stärke zeigt eine maximale Drohung von etwa 118'/mm im Grün, was einer spezifischen Drehung im Grün von mehr als 1000'/cm entspricht, wie säch aus der obigen Tabelle ergibt.For pine Yltrium iron garnet disc of 1, 27 m in diameter and 0.0736 mm in thickness, was the microwave resonance at 24019 megahertz in an orienting Gleickstroinfeld from 7804 0ET-sted observed. A yttrium-iron garnet disc of this thickness shows a maximum threat of about 118 '/ mm in the green, which corresponds to a specific rotation in the green of more than 1000' / cm, as can be seen from the table above.

Es wurden Einzelkristalle. aus Yttrium-Eisen-Granat nach dem folgenden Verfahren hergestellt: 100 g Ble#ioxyd" Pb0, wurden zusammen mit 70 g Eisenoxyd, Fe20., und 3,5 g Yariumoxyd, Y.O., in einen Platintiegel gegeben. Der Tiegel wurde in einer vorwiegend, aus Sauerstoff bestehenden Atmosphäre auf 1325' C erhitzt und 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Dann wurde der Tiegel mit einer Abkühlungsgezähwindigkeit von 5' C je, Stunde im Ofen auf 900' C abgekühlt hierauf aus dem Ofen herausgenominen und auf Raurntemperatur erkalten gelassen. Die so erhaltene feste Masse setzte sich aus einer B#leioxydphase, einer aus kristallinern Magnetoplumbit, bestehenden Phase und einer dfien, aus Yttli,um-Eise,n-Granatkristallen beachtlicher Größe bestehenden Phase zusammen. Die beiden kristallinen Phasen wurden von der Bleioxyd-Grundmasse getrennt, indern die letztere in 6 n-Salpetersäure gelöst wurde, von der die Kristalle nicht angegriffen werden. Der Yttrium-Eisen-Granat kann dann durch Auslesen von der Magnetoplumbitphase getrennt werdün. Die Seltenee-Erden-Eisen-Granate lassen sich nach ähnlichen Verfahren als Einzelkristalle herstellen.They became single crystals. made of yttrium-iron-garnet by the following process: 100 g of lead oxide "Pb0" were placed in a platinum crucible together with 70 g of iron oxide, Fe20., and 3.5 g of yarium oxide, YO The atmosphere, consisting of oxygen, was heated to 1325 ° C. and held at this temperature for 5 hours. The crucible was then cooled to 900 ° C. in the furnace at a cooling rate of 5 ° C. per hour, then removed from the furnace and allowed to cool to room temperature. The solid mass thus obtained was composed of a lead oxide phase, a phase consisting of crystalline magnetoplumbite, and a dfien phase consisting of yttli, um-ice, n-garnet crystals of considerable size separated, Indians the latter was dissolved in 6 N nitric acid, from which crystals are not attacked. the yttrium iron garnet can then be readout of the magnetoplumbite be separated. The rare earth iron garnets can be produced as single crystals using similar processes.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zum Modulieren von Licht mit einem Pol#arisator und einem Analysatof, M der in den Lichtweg zwischen dem Polarisator und dem Analy-sator ein lichtdurchlässiges Medium eingeschaltet ist und Mittel vorgesehen sind, um an das Medium ein magnetisches Gleichfeld. anzulegen, das immer eine Feldkomponente in Richtung der Achse der Übertragungsrichtung des polarisierten Lichtes aufweißt, wobei ferner Mittel vorgesehen sind; um die Richtung das angelegten Magnetfeldes oder die Frequenz der Komponente des angelegten Magnetfeldes wählbar zu ändern, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium aus einem ferriniagrietischen Material besteht, das vorzugsweise eine Granatstruktur mit der Forinel A3B50 12 aufweist, wobei A mindestens ein Element der aus Yttrium und Seltene-Erd'en-Metallen mit den Ordnungszahlen 62 bis 71 bestehenden Gruppe enthält und B mit mindestens einem Verdünnungsstoff der aus Aluminium, Galhum, Scandium und Chrom bestehenden Gruppe versetztes Eisen ist und auch Gemische aus Eisen und Sauerstoff mit mindestens einem dbr VerdUmnungsstoffe aufweisen kann. PATENT CLAIMS: 1. Device for modulating light with a polarizer and an analyzer, M a light-permeable medium is inserted into the light path between the polarizer and the analyzer and means are provided to apply a constant magnetic field to the medium. to apply that always has a field component in the direction of the axis of the direction of transmission of the polarized light, further means being provided; to change the direction of the applied magnetic field or the frequency of the component of the applied magnetic field selectively, characterized in that the medium consists of a Ferriniagrietischen material, which preferably has a garnet structure with the formula A3B50 12, where A at least one element of the yttrium and Rare earth metals with atomic numbers 62 to 71 and B is iron mixed with at least one diluent from the group consisting of aluminum, gallium, scandium and chromium and can also contain mixtures of iron and oxygen with at least one diluent . 2. Vorrichtung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichne# daß das ferrimagwüsche Medium in dem angelegten Magnetfäld magnetisch orien-309 5401304 3.63 tiert is# so daß das Feld innerhalb des Mediums, fviTomagwbsche Resonanz hervorbringt. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das frrrimagwdwhe Meckuin in einem Mikrowellen-Resonanzraum befindbt. 2. Device according to spoke 1, characterized gekennzeichne # that the ferrimagwüsche medium in the applied Magnetfäld magnetically orien- 309 5401304 3.63 benefits is # so that the field within the medium, produces fviTomagwbsche resonance. 3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the frrrimagwdwhe Meckuin is located in a microwave resonance chamber. In Betracht gezogene Druckschriften: Siemens-Mtschnft (1955), Heft 7, S. 271. Publications considered: Siemens-Mtschnft (1955), Heft 7, p. 271.