DE3115906A1 - Ringlaser - Google Patents
RinglaserInfo
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- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/05—Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
- H01S3/08—Construction or shape of optical resonators or components thereof
- H01S3/081—Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors
- H01S3/083—Ring lasers
-
- 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
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- 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
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Description
.··.: .--. .: Patentanwalt
Dipl.-lng. Harro Gralfs
Grails Patentanwalt Am Bürgerpark 8 D 3300 Braunschweig Germany
Am Bürgerpark 8 D 3300 Braunschweig, Germany Telefon 0531-74798
Cable patmarks braunschweig
G/WS - D 679
Deutsche Forschungs- und
Versuchsanstalt für Luft-
und Raumfahrt e.V.
Linder Höhe
Versuchsanstalt für Luft-
und Raumfahrt e.V.
Linder Höhe
5000 Köln 90
Ringlaser
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ringlaser mit wenigstens drei Eckspiegeln, von denen ein Eckspiegel auf einem Substrat
eine ferromagnetische Granatschicht trägt, die mit einer Vielzahl von Interferenzschichten abgedeckt ist und normal
zur Schicht magnetisiert ist.
Bei einem bekannten Ringlaser der genannten Art (Naecon-Report, 1978, S. 544—548) wird über den die ferromagnetische Granatschicht
tragenden Eckspiegel magneto-optisch ein Bias unter Verwendung des transversalen Kerr-Effektes eingebracht.
Aufgabe der Erfindung iet es, den Ringlaser so auszubilden,
daß der die ferromagnetische Granatschicht tragende Eckspiegel
als Faradayzelle in Reflexion arbeitet.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der die ferromagnetische Granatschicht tragende Eckspiegel
mit zirkulär polarisierter Strahlung beaufschlagt ist. Zur Erzeugung der zirkulär polarisierten Strahlung kann vor dem
die ferromagnetische Granatschicht tragenden Eckspiegel eine λ A-Verzögerungsplatte angeordnet sein. Bei einer
anderen Ausführungsform sind die Eckspiegel, die im Strahlengang
dem die ferromagnetische Granatschicht tragenden Eckspiegel
benachbart sind, mit einer Vielzahl von Interferenzschichten versehen, die derart angeordnet sind, daß durch
eine 90°-Phasenverschiebung zirkulär polarisierte Strahlung in eine linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird und
umgekehrt.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der
Zeichnung beschrieben.
Pig. 1 zeigt das Prinzip eines Ringlasers, wie er der Erfindung zugrunde liegt.
Pig. 2 zeigt einen in erfindungsgemäßer Wei.se als Faradayspiegel
wirkenden Eckspiegel in schematischer Darstellung.
Fig. 3 zeigt die Anordnung nach Fig. 2 in perspektivischer
Darstellung.
Pig. 4 zeigt einen Ringlaser in abgewandelter Ausführungsform.
Der in Fig. 1 dargestellte Ringlaser arbeitet mit drei Eckspiegeln
2, 3 und 4 und einem zwischen den beiden Eckspiegeln 2 und 3 angeordneten Verstärkungsmedium in Form einer Gasentladungsröhre
1.
Der Eckspiegel 4 ist so ausgebildet, daß über ihn der gewünschte
Bias erzeugt wird. Die Eckspiegel 2 und 3 sind hochreflektierende Spiegel.
Der Eckspiegel 4 trägt auf einem Substrat 5 eine strahlungsdurchlässige
ferromagnetische Schicht 6 aus einer Granatverbindung, beispielsweise Yttrium-Eisen-Granat YIG. YIG
hat eine große Verdet-Konstante. Es kommen aber auch andere ferromagnetische Granatverbindungen in Frage, die eine
große Verdet-Konstante aufweisen. Die Granatschicht 6 kann auf ihrer Rückseite verspiegelt sein. Die Granatschicht 6
hat ein Reflexionsvermögen, das für Ringlaser nicht ausreicht. Auf diese Schicht ist daher eine Vielzahl dielektrischer
Interferenzschichten 7 aufgetragen, durch die das nötige Reflexionsvermögen erzielt wird. Gegen die äußerste Schicht
der Interferenzschichten 7 anliegend ist eine Λ /4-Platte
vorgesehen, die in Fig.2 und 3 im Abstand wiedergegeben ist, um
die Einwirkung dieser Platte auf den laufenden Strahl veranschaulichen zu können. Der Eckspiegel 4 wird von einem
Magnetfeld D durchsetzt, durch das die Schicht 6 normal zu ihrer Ebene magnetisiert wird. Der Eckspiegel 4 wirkt als Faradayspiegel,
bei dem der magneto-optische Faradayeffekt ausgenutzt wird. Der Faradayeffekt äußert sich in einer Drehung der
Polarisationsebene linear polarisierten Lichtes, die sich in einer Phasenverschiebung der zirkulären Wellen begründet·
Der Eckspiegel 4 arbeitet in Reflexion und benötigt nur eine λ/4-Verzögerungsplatte, die von beiden umlaufenden Strahlen
durchsetzt wird. Das Azimut der Polarisationsebene der von links bzw. rechts einfallenden Strahlung ist + 45°
bzw. -45° zur Senkrechten. Hinter der ^-Platte hat sich rechtszirkular"polarisiertes
(rcp) bzw. linkszirkular polarisiertes (lcp) Licht ergeben. Dieses
Licht trifft auf den normal zur Oberfläche magnetisierten Spiegel
Hier erfährt die rcp-Strahlung die Phasenverschiebung -<J>r, da sie entgegen
- -fr - JModOo
der Magnetfeld-Richtung läuft, und nach der Reflexion am hinteren Ende des
Spiegels die Phasenverschiebung +φ,, da sie durch die Reflexion in lcp-Licht
umgewandelt worden ist. Die resultierende Phasenverschiebung 1λ der von links
einfallenden Zirkularen Welle ist also O1:
(1) S1 β φ, - φ * 2 Θρ Θρ = Faradaydrehwinkel.
Die von rechts einfallende Vfelle erleidet dasselbe Schicksal mit umgekehrtem
Vorzeichen. Hier ist δ*
(3) δ~ β φ^ - φ, » -2 Q„
Als resultierende Phasenverschiebung £ ergibt sich zwischen
den beiden Wellen
(5) Δ = S 1 - S 2 = H θρ.
Der über den Faradayspiegel 4 erzielbare Bias ist abhängig
von der Anzahl der zur Erzielung des notwendigen Reflexionsvermögens aufgetragenen dielektrischen Interferenzschichten.
Rechnungen zeigen, daß mit einer Schichtdicke von 5 um bei epitaktisch aufgewachsenen Schichten ein Bias von + 17°/s
erreicht werden könnte, bei einem Reflexionsvermögen von ca. 99,1I £. Bei an der Rückseite verspiegelten Proben aus YIG mit
einer Dicke von 5 um werden theoretische Werte von + 67°/s bei einem Reflexionsvermögen von 99,4 % erreicht.
Eine λ A-Verzögerungsplatte kann entfallen, wenn für die dem
Paradayspiegel benachbarten Eckspiegel Spiegel verwendet werden, die zwischen ρ und s Komponente eine Phasenverschiebung von
90° bewirken. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 4 dargestellt.
Der Aufbau des Eckspiegels 14 in Pig. 4 entspricht dem oben
beschriebenen Aufbau des Eckspiegels 4 ohne die davor angeordnete λ/4-Platte. Die Phasenschiebung über die Eckspiegel
12 und 13 wird erreicht durch eine entsprechende Ausbildung des dielektrischen Vielschichtaufbaus (Applied Optics - Volume
19, No. 16 / 15. August 198O). Wie aus der Darstellung nach
Fig. 4 ersichtlich, wird die aus der Gasentladungsröhre 11 im Uhrzeigersinn austretende linear polarisierte Strahlung ρ
mit Hilfe des Spiegels 12 in links zirkulär polarisierte Strahlung lcp umgewandelt, die auf dem Paradayspiegel 14 auftrifft,
diesen als rechts zirkulär polarisierte Strahlung rcp verläßt und über den Spiegel 13 dann durch Phasenverschiebung
wieder in linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird. Die entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufende Strahlung wird durch die
Phasenschiebung entsprechend in ihrer Polarisation geändert. Während bei der im Uhrzeigersinn umlaufenden Strahlung die
Zustände lp/lcp/rcp/lp durchlaufen werden, ist die Reihenfolge
der Zustände bei der entgegen dem Uhrzeigersinn umlaufenden Strahlung lp/rcp/lcp/lp.
Leerseite
Claims (3)
- AnsprücheQ.J Ringlaser mit wenigstens drei Eckspiegeln, von denen ein Eckspiegel auf einem Substrat eine ferromagnetische Granatschicht trägt, die mit einer Vielzahl von Interferenzschichten abgedeckt ist und normal zur Schicht magnetisiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der die ferromagnetische Granatschicht tragende Eckspiegel mit zirkular polarisierter Strahlung beaufschlagt ist.
- 2. Ringlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel vor dem die ferromagnetische Granatschicht tragenden Eckspiegel eine λ /1I-Verzögerungsplatte angeordnet ist.
- 3. Ringlaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daßdie Eckspiegel, die im Strahlengang dem die ferromagnetische Granatschicht tragenden Eckspiegel benachbart sind, mit einer Vielzahl von Interferenzschichten versehen sind, die derart angeordnet sind, daß durch eine 90° Phasenverschiebung zirkular polarisierte Strahlung in eine linear polarisierte Strahlung umgewandelt wird und umgekehrt.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01C 19/64 |
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8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: H01S 3/083 |
|
8131 | Rejection |