Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
периодом
решетки.)
30
Часть /. Пространственные модуляторы света
достичь величины ПКМ, равной 60°. Однако эти материалы еще далеки от
совершенства и содержат некоторое количество свинца, увеличивающего
поглощение. Теоретически наивысший ожидаемый коэффициент пропускания
этого класса материалов может составлять 13% [6, 13, 17].
При использовании лазерного излучения, уже являющегося линейно
поляризованным, коэффициент пропускания будет вдвое выше того, который
указан на рис. 1.11: Tt ,1ИН поляр =
= 27%
В лабораторных условиях для новейших низкопоглощаю-щих, не содержащих
свинца пленок с просветляющими покрытиями, при работе с
полупроводниковыми инжекционными лазерами на длине волны А, = 800 нм были
получены очень высокие коэффициенты пропускания Тt, лин. поляр - более
65% при оптимизированной толщине (ПКМ при этом составлял 230°). Эти
пленки относят к классу пленок с большим периодом решетки (БПР), в
которых период решетки увеличивается пропорционально увеличению
содержания висмута. Возможны методы дальнейшего увеличения периода
решетки и увеличения содержания висмута, приводящие к дальнейшему
увеличению Tt , лин. поляр до значений, превышающих 95% в ближней ПК
области лазерного излучения, 90% для линии спектра Na в 589 нм и 60% для
зеленой линии в 546 нм. Эти планируемые к использованию составы пленок
относят к классу материалов с очень большим периодом решетки (ОБПР) (рис.
1.12) [19]. Последние работы по ионной имплантации открыли пути к
увеличению анизотропии, так что можно надеяться, что низкие переключающие
поля все же будут достигнуты [20].
1.4.2. Спектральная зависимость коэффициента пропускания
При освещении магнитооптического модулятора белым поляризованным светом
следует принимать во внимание дисперсию фарадеевского вращения плоскости
поляризации и коэффициента поглощения. На рис. 1.13 представлены
зависимости коэффициента пропускания от длины волны в "блокирующем" и
"пропускающем" режимах для ряда типичных значений угла установки
анализатора Ф0. При смещении в голубую область спектра свет полностью
блокируется из-за высокого поглощения. Полная блокировка света с длинами
волн более А = 500 нм достигается только для определенных, зависящих от
угла Ф0 длин волн (например, А = 545 нм при Ф0 = 2Ь°). -
Наряду с "блокированием" длины волны в данном случае имеет место снижение
контраста переключения. Чем больше смещение в красную и инфракрасную
области спектра, тем разница между двумя переключающими состояниями
становится
Глава 1. Магнитооптические модуляторы света
31
Х(нм)
Рис. 1.13. Спектральная зависимость коэффициента пропускания света при
различных углах установки анализатора в случае неполяризованного света на
входе. Толщина слоя магнитооптической пленки d = 5 мкм.
все меньше и меньше. Чтобы дать представление о средней величине
контраста, достигаемого при использовании модулятора для модуляции света
с предельной длиной волны Хь, можно привести зависимость среднего
контраста, которая определяется выражением
%ь
^ Tt (X) dX
Г ____ 500 нм ,, пч
Ьр___----------------
J Ть (X) dX
500 нм
и представлена на рис. 1.14. Имеются типичные максимальные значения
контраста, зависящие от угла установки анализатора и предельного значения
Хь- Максимально достижимый контраст уменьшается при увеличении
предельного значения длины волны [16].
Для оптимизации модулятора в заданном оптическом диапазоне необходимо
также учитывать толщину слоя й. На рис. 1.15 величина среднего контраста
представлена как функция толщины слоя для различных значений ср0 и Хь-
Видно, что при оптимальной толщине пленки значение среднего контраста
колеблется в диапазоне от 21 до 23. На рис. 1.15 также представлена
спектральная зависимость коэффициента пропускания, проинтегрированная по
спектральному диапазону от 500 нм до Хь-
32
Часть I. Пространственные модуляторы света
Р*= j Tt (Я) dk.
500 нм
(1.9)
Данная величина соответствует световой мощности, получаемой на выходе
устройства. Световая мощность растет при увеличении толщины слоя, по не
безгранично - существуют огра-
500
550
600
Хь(нм)
650
700
Рис. 1.14. Зависимость средней величины контраста Ср от предельного
значения длины волны Хь при различных углах установки анализатора (для
параметров материала, указанных на рис. 1.10).
30
20
10
d (мкм)
Рис. 1.15. Зависимость средней величины контраста С* и интегрального
коэффициента пропускания Р* от толщины магнитооптической пленки d для тех
же параметров материала, что и на рис. 1.10, и для предельной длины
волны Яб=650 нм,
Глава 1. Магнитооптические модуляторы света
33
ничения, накладываемые технологией изготовления. В настоящее время трудно
достичь образования доменных структур в магнитооптической пленке при
толщине более 5 мкм. Однако в будущем путем усовершенствования технологии
могут быть изысканы некоторые возможности для увеличения выходной
мощности [16].
1.4.3. Практические ограничения полной эффективности
