Наиболее часто указанный эффект реализуется в т.н.электро-
оптических затворах Керра. Прозрачную кювету с электродами для
создания поля, заполненную нитробензолом, помещают между скре-
щенными поляризатором и анализатором таким образом, что нап-
равление поля составляет угол 45 градусов с их главными плос-
костями поляризации. Если поле отсутствует, такое устройство
не прозрачно для света. При наложении поля, линейно поляризо-
ванный свет при прохождении через кювету расцепляется на два
перепендикулярно поляризованных луча, имеющих в пределах кюве-
ты различные скорости распространения. При этом между ними
возникает разность фаз, что приводит к эллиптической поляриза-
ции света, вышедшего из кюветы. При этом часть его проходит
через анализатор. Затвор открыт (6). Высокая скорсть срабаты-
вания такого затвора (10 в минус 11 степени сек.) обусловило
его применением в исследованиях быстропротекающих процессов и
для высокочастотной (до 10 в 9 степени Гц) модуляция оптичес-
ких сигналов. Применение эффекта дает хорошие результаты и в
том случае, когда требуется безинерционное пространственная
модуляция света (отклонение луча, его расщепление и т.п.).
Взаимосвязь через эффект Керра двух полей - электрического и
оптического - позволяет применять его для дистанционного изме-
рения электрических величин оптическими методами.

Еще два примера применения эффекта Керра:
А.с. 235 350: Оптическая система с управляемым фокусным
расстоянием, отличающийся тем, что с целью безинерционного из-
менения фокусного расстояния она выполнена ввиде цилиндричес-
кого рабочего тела из вещества, обладающего электрооптическим
эффектом, помещенного внутрь, например, шестипольного конден-
сатора, электрическое поле которого создает такое распределе-
ние показателя преломления в веществе рабочего тела, что пада-
ющий на его торец параллельный пучек света собирается в
фокусе, положение которого на оси системы зависит от приложен-
ного конденсатору напряжения.
А.с. 464 792: Устройство для измерения температуры содер-
жащее источник света, пластины из матированного прозрачного
материала, пространстве между которыми заполненно жидкостью с
близким поастинам показателем преломления и различным по знаку
или величине температурным коэффициентом показателя преломле-
ния, отличающееся тем, что с целью расширения диапазона изме-
рений, в него введены, прозрачные электроды, выполненные, нап-
ример, на основе пленок окиси олова, нанесенные снаружи на
плстины, подключенные к истичнику питания, а в качестве жид-
кости заполняющей пространство между пластинами использован
нитробензол.
Значительным квадратинным электрооптическим эффектом обла-
дают и некоторые кристаллы (КТ Ват )
А.с. 497 547: Способ углового отклонения светового луча,
преломленного на границе раздела двух сред путем изменения по-
казателя преломления одной или обеих сред с использованием
электрооптического эффекта, отличающийся тем, что с целью уп-
равления углом отклонения, достижения при малой инерционности
и быстродействия плоско-поляризованный луч света направляют на
крисчталлы, которые размещают в переменном по знаку и величине
электростатическом поле т ориентируют таким образом, что глав-
ные оси сечений их оптических индикаторисс нормальными к лучу
плоскостными совпадают с направлениями колебаний поляризован-
ного света и изменяются на разные по знаку величины при нало-
жении электростатического поля на оба кристалла.

Эффект Керра, вызванный электрическим полем световой волны
называется высокочастотным. Он проявляется в том, что для мощ-
ного излучения показатель преломления жидкости зависит от ин-
тенсивности света т.е. среда становится нелинейной, что для
интенсивных лазерных пучков приводит к самофокусировке (см.
эффекты нелинейной оптики)(6).

16.3.2. ЭФФЕКТ ПОККЕЛЬСА.

Возникновение двойного лучепреломления в кристалле при на-
ложении электрического поля в направлении распространения све-
та называется эффектом Поккальса. При этом величина разности
фаз расщепленных лучей пропорциональна первой степени напря-
женности поля (линейный электрооптический эффект, а также про-
дольный электрооптический эффект). Наиболее ярко эффект реали-
зуется в кристалле дигидрофосфата калия (КДР).

Эффект Поккельса по сравнению с эффектом Керра имеет мень-
шую зависимость от температуры. Применение этих эффектов ана-
логичны (затворы вращатели плоскости поляризации, индикаторы
электрического поля, модуляторы света).
А.с. 440 606: Оптико-электронное устройство для измерения
мощности, содержащее монохротический источник излучения, маг-
нитооптическую ячейку Фарадея с поляризатором и анализатором,
фотоприемник и усилитель с нагрузкой в выходной цепи, отличаю-
щийся тем, что с целью повышения точности измерения, оно снаб-
жено последовательной цепочкой элементов состоящей из чет-
вертьволновой пластины, электрооптической ячейки Поккельса и
дополниельного анализатора, установленной между анализатором
ячейки Фарадея и фотоприемником.
А.с. 398 153: Модулятор света, включающий в
полупроводниковую структуру генерирующую в домены сильного по-
ля, боковая поверхность или часть боковой поверхности, которая
покрыта диэлектриком, отличающийся тем, что с целью расширения
частотного диапазона модулируемого излучения, уменьшение по-
терь и увеличение коэффициента модуляции, диэлектрическое пок-
рытие выполнено из материала с константой электрооптического
эффекта большей, чем у материала полупроводниковой структуры.

16.4. Магнитооптические явления.

К ним относят группу явлений,
связанных с прохождением электромагнитного излучения через ве-
щества помещенные в магнитном поле.

16.4.1. Эффект Фарадея.

Если линейно-поляризованный свет
проходит через вещество помещенное в магнитное поле, вектор
напряженности которого совпадает с напряжением распространения
света, то плоскость поляризации света поварачивается на неко-
торый угол. Этот угол пропорционален длине пути света в ве-
ществе и напряженности поля, и обратно пропорционален квадрату
длины волны. Зависит он от свойств вещества. Так, он сильно
изменяется вблизи линий поглощения данного вещества. особенно
сильный эффект наблюдается в тонких прозрачных пленках железа,
никеля и кобальта. При прохождении света в прямом и обратном
направлении углы поворота вследствии эффекта Фарадея не ком-
пенсируются, а суммируются, в отличии от естественного враще-
ния поляризации в некоторых веществах. Диамагнетики в магнит-
ном поле всегда обнаруживают положительное вращения (т.е.
вращение по часовой стрелке, если смотреть по направлению по-
ля), пара и ферромагнетики - отрицательные.
А.с. 491 916: Позиционно-чувствительный датчик с магнито-
оптической модуляцией, содержащий поляризатор, анализатор и
ячейку Фарадея, отличающийся тем, что с целью повышения чевс-
твительности, магнитооптический активный элемент ячейки Фара-
дея выполнен из составных двух частей, например, призм с про-
тивоположным по знаку постоянными Верде, расположенных в
симметрично относительно оптической оси системы.
Природа эффекта обьясняется различным влиянием магнитного
поля на скорость распространения в веществе првоциркулярно и
левоциркулярно поляризованных световых волн, в результате чего
между ними накапливается разность фаз, приводящая при их сло-
жении к возникновению волн с повернутой плоскостью поляризации
(8).

Как обычно, возможные применения вытекают из физической
сущности эффекта;управление поворотом плоскости поляризации с
помощью магнитного поля или же измерение магнитных полей по
углу поворота плоскости поляризации.
А.с. 412 698: Оптический квантовый генератор, содержащий
задающи генератор, оптический квантовый усилитель и установ-
ленные между ними согласующее устройство, отличающеесятем, что
с целью улучшения однородности пучка без уменьшения его мощ-
ности, согласующее устройство выполнено ввиде расположенного
между двумя поляризаторами элемента, обладающего измеряющейся
по радиусу вращательной способностью.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестые
названного элемента использован вращатель Фарадея, выполненный
ввиде цилиндра из свинцового стекла установленного в соленои-
де.
А.с. 479 147: Устройство магнитооптического воспроизведе-
ния информации с магнитного носителя, содержащее источник
плоскополяризованного света, анализатор, фотоприемник и маг-
нитную головку, отличающееся тем, что с целью повышения чувс-
твительности, его магнитная головка снабжена магнитооптическим
кристаллом установленным на участке заднего зазора, располо-
женным на одной линии между источником плоскополяризованного
света и анализатором пучка этого света.
Часто эффект Фарадея используют для создания невзаимных
элевентов т.е. устройств, пропускающих излучение только в оп-
ределенном направлении (6).

Оптический вентель состоит из двух поляризаторов, скрещен-
ных под углом 45 градусов и элемента Фарадея, помещенного меж-
ду ними. Элемент расчитан так, что вращая плоскость поляриза-
ции света на 45 градусов, и свет проходит через второй
поляризатор. Луч, идущий в обратном направлении, вращается в
ту же сторону, что и прямой луч и оказывается повернутым на 90
градусов относительно первого поляризатора, и значит не про-
пускается им. В частноссти такие вентили используют в лазерах
бегущей волны и и в оптических усилителях.

В СВЧ-технике для создания вентилей, фазовращателей и цир-
куляторов широко исполуют эффект Фарадея на ферритах, которые
практически прозрачны для электромагнитных волн этого диапазо-
на (дици-санти и миллиметровые радиоволны).

16.4.2. Существует и так называемый обратный эффект Фара-
дея - возникновение в среде магнитного поля под действием мощ-
ного циркулярнополяризованного света, вызывающего циркулярное
движение электронов (1).


16.4.3. Частным случаем эффекта Фарадея является магнито-
оптический эффект Керра - при отражении под любым углом, в том
числе и по нормали к поверхности, линейнополяризованного света
от намагниченного ферромагнитика возникает элептическиполяри-
зованный свет. Фактически, магнитооптический эффект Керра -
это вращение плоскости поляризации части излучания в тонком
поверхностном слое ферромагнитика в магнитном поле.

Магнитооптическая установка для автоматической записи маг-
нитных характеристик ферромагнетика, в которой использование
магнитооптического эффекта Керра позволяет снимать кривые на-
магничивания и дистеризиса на учатках поверхности размером 1
мк2. (приборы и техника эксперимента, 1973,нр-5, стр. 215-217)


16.4.4. При распространении света в веществе перпендику-
лярно магнитному полю возникает двойное лучепреломление, вели-
чина которого пропорциональна квадрату напряженности магнитно-
го поля. (ээфект Коттона-Муттона).

Наложение сильного магнитного поля ориентирует хаотически
расположенные молекулы (если последние имеют постоянный маг-
нитный момент), что и приводит к оптической анизотропии. Этот
эффект много слабее, чем электрооптических эффект Керра, а в
технике применяется редко.

Механизм всех магнитооптических явлений тесно связан с ме-
ханизмом прямого и обращенного эффекта Зеемана.


16.4.5. Прямой (обращенный) эффект Зеемана
состоит в расщеплении спектральных линий испускаемого (погло-
щаемого) излучения под действием магнитного поля на излучающее
(поглощающее)вещество. При этом неполяризованное излучение с
частотой направления поля расщепляется на два компанета (ли-
нии) с частотами и , первая из которых поляризована по левому
кругу, а вторая по правому. В направлении же перпендикулярном
поля расщепление имеет такой характер: имеется при линей-
ном-поляризованные компоненты с чатотамти.
Крайние компоненты поляризованны перпендикулярно магнит-
ному полю средние же, с неизхменной частотой поляризованна
вдоль поля и по интенсивности вдвое привосходит соседние. Ве-
личина смещения частоты пропорциональна индукции магнитного
поля. Эффект Зеемана обусловлен расщеплением в магнитном поле
энергетических уровней атомов или молекул на подурони, между
которыми возможны квантовые переходы.

ФРГ патент 1 287 836: Кольцевой лазер для определения ско-
рости вращения имеет трубу и отражательные зеркала, которые
создают замкнутый оптический контур, включающий ось лазера, а
также средства с помощью которых световые лучи обособляются и
накладываются, циркулируя в оптическом контуре в противополож-
ных направлениях. Лазер отличается тем, что предусмотрено уст-
ройство служащее для воздействия на трубу лазера осевого маг-
нитного поля таким образом, что в соответствие с эффектом
Зеемана, создается два луча с противоположной круговой поляри-
зацией. Предусмотрено устройство, которое обеспечивает посту-
пательное движение только одного такого луча в каждом направ-
лении вдоль оптического контура.
США патент 3 796 499: Аппарат предназначен для реализации
способа определения концентрации парамагнитного материала в
газовой смеси. Образец смеси подвергают воздействию магнитного
поля средней напряженности и освещают лазерным излучением пос-
тоянной частоты. Магнитное поле энергетическими уровнями в па-
рамагнитном материале до величины, соответствующей условию ре-
зонансас лазерным излучением.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35