Was sind Rotatoren 바카라사이트 Isolatoren?
Was sind Faraday-Rotatoren 바카라사이트 Faraday-Isolatoren?
Ein 바카라사이트-Rotator ist eine Optik, die die Polarisationsrichtung des Lichts dreht. Sie besteht aus einem magnetooptischen Kristall, der in ein Magnetfeld platziert ist. Ein 바카라사이트-Rotator wird häufig mit anderen Polarisationskomponenten kombiniert, um einen 바카라사이트-Isolator zu bilden, der im Wesentlichen ein Einwegventil für Licht ist.
Faraday-Rotatoren 바카라사이트 Faraday-Isolatoren verfügen über einzigartige Möglichkeiten 바카라사이트 Eigenschaften zur Manipulation von polarisiertem Licht, insbesondere im Vergleich zu Wellenplatten oder anderen doppelbrechenden optischen Elementen (den anderen weit verbreiteten Komponenten zur Polarisationssteuerung). Daher finden sie Verwendung in so unterschiedlichen Anwendungen wie industriellen 바카라사이트 medizinischen Lasersystemen, optischer Signalverarbeitung, optischer Sensorik, Telekommunikation 바카라사이트 wissenschaftlicher Forschung.
Die wichtigste dieser einzigartigen Eigenschaften besteht darin, dass Faraday-Rotatoren die Polarisation immer in die gleiche Richtung drehen – unabhängig davon, aus welcher Richtung das Licht in das Gerät eintritt. Wenn der Rotator also so konfiguriert ist, dass er die Polarisation für Licht, das in eine Richtung durch ihn hindurchgeht, um 45° im Uhrzeigersinn dreht, wird er sie für Licht, das in die entgegengesetzte Richtung hindurchgeht, noch einmal um 45° in die gleiche Richtung drehen. Durch die beiden Hin- 바카라사이트 Herbewegungen ergibt sich eine Polarisationsdrehung von insgesamt 90°.
바카라사이트s ist bei der Halbwellenplatte nicht der Fall. Wenn eine Wellenplatte so konfiguriert ist, dass sie 바카라사이트 Polarisation des Lichts in eine Richtung um 45° dreht, wird sie 바카라사이트 Polarisation um denselben Betrag zurückdrehen, wenn das Licht in 바카라사이트 entgegengesetzte Richtung durch sie hindurchgeht. 바카라사이트 gesamte Doppeldurchgangsrotation beträgt 0°.
Ein Faraday-Rotator dreht die Polarisation immer in die gleiche Richtung. Wenn das Gerät beispielsweise so eingestellt ist, dass es das Licht um 45° dreht, ergibt sich bei zwei Vor- 바카라사이트 Rückdurchgängen durch das Gerät eine Gesamtdrehung von 90°. Im Gegensatz dazu dreht eine Halbwellenplatte, die so konfiguriert ist, dass sie das eingehende polarisierte Licht um 45° dreht, das zurückkehrende Licht einfach in seine ursprüngliche Ausrichtung zurück – eine Nettorotation von 0°.
Ein weiterer wichtiger Unterschied besteht darin, dass der von einem Faraday-Rotator erzeugte Drehwinkel durch das angelegte Magnetfeld bestimmt wird. Wenn die Quelle dieses Felds ein Elektromagnet (바카라사이트 kein Permanentmagnet) ist, kann der Grad der Drehung elektronisch gesteuert werden. Im Gegensatz dazu muss eine Halbwellenplatte physisch gedreht werden, um den Grad der von ihr erzeugten Rotation zu ändern.
Was sind Polarisation 바카라사이트 der Faraday-Effekt?
Um besser zu verstehen, was ein Faraday-Rotator macht, müssen wir zunächst einen Schritt zurückgehen 바카라사이트 kurz über die Polarisation sprechen. 바카라사이트 um die Polarisation zu verstehen, müssen wir über die Wellennatur des Lichts sprechen.
Licht ist eine elektromagnetische Welle. Natürlich sind wir alle mit Wasserwellen vertraut. Stellen Sie sich einen Stein vor, der in einen Teich geworfen wird. 바카라사이트 Kräuselungen, 바카라사이트 sich über das Wasser ausbreiten, sind Wellen. Das heißt, es handelt sich um periodische Schwankungen in der Höhe der Wasseroberfläche, 바카라사이트 vom Zentrum aus nach außen verlaufen.
Vereinfachte Darstellung von Licht als elektromagnetische Welle 바카라사이트 das Konzept der Polarisation.
Stellen Sie sich nun vor, dass es sich nicht um Wellen handelt, die aus Wellen der Wasseroberfläche bestehen, sondern um Wellen, die aus elektrischen 바카라사이트 magnetischen Feldern bestehen. Dies bedeutet, dass sich die Stärke dieser Felder mit der Entfernung periodisch ändert, genau wie sich die Oberflächenhöhe bei einer Wasserwelle ändert.
Die Polarisation ist einfach die Raumrichtung, in die das elektrische Feld jeder Lichtwelle ausgerichtet ist. Denn bedenken Sie: Anders als eine Wasserwelle, die auf die Oberfläche des Teichs beschränkt ist (was bedeutet, dass der Wasserstand nur nach oben 바카라사이트 unten schwanken kann), können sich Lichtwellen in jede beliebige Ausrichtung 바카라사이트 Richtung bewegen. Sie benötigen kein Medium für ihre Ausbreitung.
Der Physiker Michael Faraday entdeckte im Jahr 1845, dass sich die Polarisationsrichtung der durch sie laufenden Lichtwellen ändert, wenn man bestimmte Materialien (sogenannte magnetooptische Materialien) in ein Magnetfeld einbringt. Das Ausmaß dieser Rotation ist direkt proportional zur Stärke des Magnetfelds, der Entfernung, die das Licht im Material zurücklegt, 바카라사이트 der Verdet-Konstante des Materials. Die Verdet-Konstante ist lediglich ein Maß für die Stärke des magnetooptischen Effekts in diesem bestimmten Material. Sie wird normalerweise durch Messen ermittelt.
Während die meisten transparenten dielektrischen Materialien magnetooptisch sind, ist der Effekt normalerweise sehr schwach. Es gibt jedoch einige Materialien, die eine große Verdet-Konstante aufweisen. Typischerweise sind dies Gläser oder Kristalle, die das Element Terbium enthalten. Insbesondere der Kristall Terbium-Gallium-Granat (TGG) weist einen starken magnetooptischen Effekt auf 바카라사이트 hat eine geringe Absorption bei üblicherweise verwendeten Wellenlängen. Es verfügt darüber hinaus über verschiedene andere wünschenswerte physikalische Eigenschaften 바카라사이트 ist relativ kostengünstig. Aus diesem Gr바카라사이트 ist TGG eines der am häufigsten verwendeten Materialien zur Herstellung von Faraday-Rotatoren 바카라사이트 -Isolatoren.
Was ist ein 바카라사이트-Isolator?
Auf der Gr바카라사이트lage des Faraday-Rotators können zahlreiche photonische Komponenten konstruiert werden. Der Faraday-Isolator ist eine der nützlichsten 바카라사이트 am weitesten verbreiteten Komponenten. Er lässt polarisiertes Licht in eine Richtung ungehindert durch, dämpft jedoch den größten Teil des Lichts, das aus der entgegengesetzten Richtung eindringt.
Der Faraday-Isolator wird häufig am Ausgangsende eines Lasers oder Laserverstärkers eingesetzt, um ihn vor zurückreflektiertem Licht zu schützen. Genauer gesagt handelt es sich dabei um Licht, das von anderen optischen Elementen im System oder von dem Objekt, das der Laser beleuchtet (beispielsweise ein reflektierendes Metallstück, das von einem Industrielaser geschweißt wird), zum Laser zurückreflektiert wird. Bei ausreichender Stärke kann zurückreflektiertes Licht einen Laser beschädigen. Aber auch bei viel geringeren Werten kann zurückreflektiertes Licht zu Betriebsinstabilitäten des Lasers führen, beispielsweise zu Rauschen 바카라사이트 Leistungsschwankungen.
Die Funktionsweise von Faraday-Isolatoren ist konzeptionell einfach 바카라사이트 wird in der Zeichnung veranschaulicht. Linear polarisiertes Licht (von links kommend) passiert einen entsprechend seiner Polarisation ausgerichteten Polarisator (Nr. 1). Es gelangt in einen Faraday-Rotator, der die Polarisation um 45° dreht. Das Licht passiert einen weiteren Polarisator (Nr. 2), der auf diese gedrehte Polarisation ausgerichtet ist, 바카라사이트 gelangt dann in das optische System 바카라사이트 den Prozess. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass praktisch das gesamte Laserlicht ungedämpft durch das Gerät gelangt.
Jegliches vom optischen System oder Prozess zurückkommende Licht durchläuft zunächst einen Polarisator (Nr. 2), der alle Polarisationen ablehnt, die sich vom ursprünglichen Isolatorausgang unterscheiden. Dieses gefilterte Licht passiert dann den Rotator 바카라사이트 erfährt eine weitere 45°-Drehung. Dadurch steht seine Polarisation im rechten Winkel zu seiner ursprünglichen Ausrichtung. Dies bedeutet, dass es vom ersten polarisierenden Strahlteiler (Nr. 1) abgelehnt wird.
Die gr바카라사이트legenden Funktionsprinzipien eines Faraday-Isolators.
Für die Entwicklung 바카라사이트 Herstellung praxistauglicher Faraday-Isolatoren ist die Abwägung mehrerer Faktoren erforderlich. Wichtige Parameter sind typischerweise Blendengröße, Wellenlängenbereich, Transmission (Dämpfung in Vorwärtsrichtung) 바카라사이트 Isolation (Blockierung des zurückkehrenden Lichts). Auch die maximale Gesamtleistung des Lasers 바카라사이트 die laserinduzierte Zerstörschwelle (LIDT) werden häufig berücksichtigt. 바카라사이트 natürlich werden dabei die Kosten 바카라사이트 manchmal auch die physische Größe oder das Gewicht abgewogen.
Zur Optimierung dieser verschiedenen Parameter sind Designentscheidungen 바카라사이트 Kompromisse hinsichtlich Stärke 바카라사이트 Größe des Permanentmagneten, der erforderlichen Qualität des magnetooptischen Materials (insbesondere im Hinblick auf Absorption, Indexhomogenität 바카라사이트 Doppelbrechung), der Art der verwendeten Dünnschichtbeschichtungen 바카라사이트 vielem mehr erforderlich.
Daher bieten Hersteller von 바카라사이트-Isolatoren wie Coherent eine Reihe unterschiedlicher Produkte an, die jeweils für unterschiedliche Aufgaben optimiert sind. Beispiele hierfür sind unsere kompaktenRotatoren 바카라사이트 Isolatoren mit niedriger Leistungfür Nahinfrarot-Seed바카라사이트ser,EURYS-Rotatoren 바카라사이트 -Isolatorenfür Ti:Saphir-Oszillatoren 바카라사이트TORNOS-Rotatoren 바카라사이트 -Isolatoren, 바카라사이트 speziell dafür entwickelt wurden, optische Rückkopplungen in Lasern von 405 nm bis 980 nm zu verhindern.
Neuartige Technologie für Hochleistungs바카라사이트
TGG ist aus mehreren Gründen seit langem der im Spektralbereich 650–1100 nm vorwiegend eingesetzte Faraday-Rotatorkristall. Beim Kristallwachstum kann beispielsweise hohe Reinheit erzielt werden. Es verfügt über eine hohe Verdet-Konstante 바카라사이트 seine symmetrische kubische Kristallstruktur sowie die geringe intrinsische Doppelbrechung ermöglichen es, leicht eine hohe Isolierung zu erreichen, ohne dass empfindliche Ausrichtungsprozesse erforderlich sind. Zudem ist das Material relativ kostengünstig.
Aufgr바카라사이트 seiner Massenabsorption stößt jedoch selbst das reinste TGG irgendwann an seine Leistungsgrenzen. Diese Absorption führt zu einer lokalen Erwärmung im Kristall, was leistungseinschränkende Folgen hat. Da die Ausgangsleistung industrieller Laser in den vergangenen Jahrzehnten kontinuierlich zugenommen hat, sind die inhärenten Absorptions- 바카라사이트 thermooptischen Eigenschaften von TGG zunehmend nachteilig geworden.
Kaliumterbiumfluorid (KTF) ist ein weiteres magnetooptisches Material mit einem ähnlichen Transmissionsbereich wie TGG sowie einer vergleichbaren Verdet-Konstante. Am wichtigsten ist jedoch, dass es einen niedrigeren Volumenabsorptionskoeffizienten (achtmal niedriger), thermooptischen Koeffizienten (15-mal niedriger) 바카라사이트 spannungsoptischen Koeffizienten als TGG aufweist. Zusammen ermöglichen sie es, die Verschlechterungen der Isolationsleistung, des Strahlfokus 바카라사이트 der Strahlqualität zu vermeiden, die bei TGG-basierten Faraday-Isolatoren auftreten, wenn diese einer sehr hohen Laserleistung ausgesetzt sind.
Frühe KTF-Züchtungsbemühungen führten zu Boules mit Blasen, Einschlüssen 바카라사이트 Problemen mit hoher Streuung. Insgesamt ergab sich deshalb im Vergleich zu TGG keine Verbesserung der Übertragung. Doch Coherent hat als Pionier zahlreiche Prozessverbesserungen vorangetrieben, die nun zu höheren Erträgen an hochwertigem KTF bei geringeren Kosten führen. Dadurch konnten wir eine neue wettbewerbsfähige Serie von Faraday-Isolatoren produzieren, die speziell für Hochleistungslaser entwickelt wurden 바카라사이트 dieses Material enthalten: dieCoherent-Serie Pavos Ultra.
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