излучения, т. е. акустооптическая модуляция света* Если ультразвуковые колебания — импульсы, то наличие или отсутствие дифракции будет соответствовать наличию или отсутствию ультразвукового импульса, а это и есть возможность цифровой модуляции сигнала. Так как интенсивность дифрагированного света пропорциональна силе ультразвука, то, изменяя амплитуду последнего, можно управлять интенсивностью света. Это аналоговая амплитудная модуляция. Кроме того, при изменении частоты ультразвука изменяется доплеровское смещения частоты оптических колебаний, что есть частотная модуляция. На рис. 17 показан пример размещения акустооптического прибора внутри оптической интегральной схемы. Здесь поверхностной ультразвуковой волной модулируется свет в оптическом волноводе.
Что такое
магнитооптический эффект?
Магнитооптический эффект — это изменение оптических свойств вещества в зависимости от его намагниченности или от силы приложенного к нему магнитного поля. Под оптическими свойствами следует понимать отражение, пропускание, поляризацию света и другие явления. Среди магнитооптических эффектов с изменением отражения или пропускания света различают эффект Фарадея и эффект Керра. Вещества, в которых наблюдается магнитооптический эффект, называют магнитооптическими материалами. Среди них ферримагнетики, имеющие в структуре магнитные атомы, — Y3Fe50i2(YIG), CdFe30i2, а также ортоферриты, образующие цилиндрические магнитные домены, — MnBi, EuO, CdTbFc.
В магнитооптических материалах, помещенных в магнитное поле, возникает циклотронное левостороннее (если смотреть по направлению вектора поля) вращение электронов в плоскости, перпендикулярной вектору поля. Если линейно поляризованный свет, проходящий через магнитооптическое вещество, представить в виде суммы левосторонней и правосторонней круговой поляризации, то из-за циклотронного вращения электронов коэффициенты преломления для
каждой из них будут различными. Поэтому на выходе из магнитооптического вещества может возникнуть разность фаз между составляющими, что приводит к повороту плоскости поляризации. Угол поворота G пропорционален напряженности магнитного поля Н и пути /, пройденному светом в веществе. Зависимость имеет вид 0 = VHI. Коэффициент пропорциональности V называют постоянной Верде. В приборах на основе магнитооптического эффекта используют хматериалы с высокими значениями постоянной Верде.
Анализатор
Магнитное^
лоле
Поляризатор
1№
\
круговая составляющая
Правая
\г
кругобая
составляющая
Рис.
18. Оптический модулятор на основе
эффекта Фарадея
Магнитооптический
материал
(YIG-христалл)
Ледая
к/ составляющее
Рис.
19. Считывание оптической памяти с
использованием эффекта Керра
/(//
^налазагп0Р
Магнитооптический
материал^пЬц
GdTbFe
и
т.п.)
отраженный свет, то во время обратного хода через кристалл плоскость поляризации поворачивается ровно на 90° и свет не может пройти сквозь входной поляризатор. Оптические изоляторы ставят там, где есть паразитное отражение света, например в волноводах оптической связи, чтобы исключить попадание в источник отраженного света.
Магнитооптический эффект Керра с успехом применяют для считывания информации из памяти на оптических дисках, позволяющих перезапись, и памя
ти на цилиндрических магнитных доменах, имеющем высокую плотность (рис. 19). Намагниченность тонких пленок таких материалов, как MnBi, ортоферриты, CdTbFe, перпендикулярна поверхности. Если малый участок пленки, помещенный в магнитное поле, нагреть светом лазера до температуры выше точки Кюри, то этот участок намагничивается (запись в точке Кюри). Когда пленку с такой записью облучают линейно поляризованным светом, различие углов поляризации света, отраженного от соседних участков с противоположной намагниченностью, позволяет считывать записанную информацию, пропуская отраженный свет через анализатор. Память на цилиндриче-
ских доменах уже используют в отдельных логических элементах и блоках памяти большой емкости з ЭВМ. Оптические диски с записью в точке Кюри привлекают внимание возможностью стирания и перезаписи информации.
Что такое
нелинейный оптический эффект?
Когда свет (электромагнитные волны) входит в какое-либо вещество, электроны атомов и молекул вещества сдвигаются полем волн, образуя диполи, колеблющиеся в такт колебаниям этого поля, В свою очередь, колебания диполей создают электромагнитные колебания с такой же частотой, длиной волны и скоростью распространения, как и у возбуждающего излучения. Коэффициентом пропорциональности между поляризуемостью вещества и напряженностью электрического поля служит показатель преломления, зависящий от вещества. Но появились лазеры — источники когерентного излучения с высокой интенсивностью, т. е. с большой амплитудой колебаний, а в результате — нелинейные отклики на облучение, искажающие линейные зависимости в наблюдаемых явлениях. Такие случаи назвали нелиней- ными оптическими эффектами. Помимо поляризации вещества, пропорциональной силе приложенного поля* возникла нелинейная поляризация второго порядка% пропорциональная квадрату силы поля и вызывающая такие явления, как удвоение частоты излучения, сложение частот двух излучений, параметрическое излучение и др. Кроме поляризации второго порядка может возникнуть нелинейная поляризация третьего порядка, вызывающая утроение частоты, искажение коэффициента преломления, вынужденное раманов* ское рассеяние и другие явления.
Генерация второй гармоники — получение излучения с удвоенной частотой (рис. 20, а) при облучении не* линейного оптического кристалла лазером. Например, для практических нужд излучение неодимового лазера в ближней инфракрасной области (1,06 мкм) преобразуют в видимое излучение (0,53 мкм). В кристалле* не имеющем зеркальной симметрии, поляризация