Вращатель Фарадея

Механизм поляризации из-за эффекта Фарадея. Силовые линии обычно замыкаются посредством постоянного магнита вокруг ротатора.

A Вращатель Фарадея представляет собой вращатель поляризации, основанный на эффекте Фарадея, магнитооптический эффект, связанный с прохождением света через материал при наличии продольного статического магнитного поля. Состояние поляризации (например, ось линейной поляризации или ориентация эллиптической поляризации ) поворачивается, когда волна проходит через устройство, что объясняется следующим образом: небольшая разница в фазовой скорости между левой и правой круговой поляризацией. Таким образом, это пример кругового двойного лучепреломления, как и оптическая активность, но включает материал, обладающий этим свойством только в присутствии магнитного поля. Круговое двойное лучепреломление, включающее разницу в распространении между противоположными круговыми поляризациями, отличается от линейного двойного лучепреломления (или просто двойного лучепреломления, когда этот термин не уточняется), которое также преобразует поляризацию волны, но не посредством простого вращения.

Состояние поляризации поворачивается пропорционально приложенному продольному магнитному полю в соответствии с:

$\beta \; =\; VB\; d\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; beta\; =\; VBd\; \backslash !\}$

где $\beta \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; beta\}$- угол поворота (в радианах ), $B\; \{\backslash \; displaystyle\; B\}$- магнитный поток плотность в направлении распространения (в тесла ), $d\; \{\backslash \; displaystyle\; d\}$- длина пути (в метрах), на котором свет и магнитное поле взаимодействуют, и $V\; \{\backslash \; displaystyle\; V\}$- константа Верде для материала. Эта эмпирическая константа пропорциональности (в радианах на тесла на метр, рад / (Т · м)) зависит от длины волны и температуры и сведена в таблицу для различных материалов.

Фарадеевское вращение - редкий пример невзаимного оптического распространения. Хотя взаимность является основным принципом электромагнетизма, очевидная невзаимность в этом случае является результатом не учета статического магнитного поля, а только результирующего устройства. В отличие от вращения в оптически активной среде, например в растворе сахара, отражение поляризованного луча обратно через тот же вращатель Фарадея не отменяет изменения поляризации, которому подвергся луч при прямом прохождении через среду, а фактически удваивается. Это. Затем, используя вращатель Фарадея с поворотом на 45 °, непреднамеренные отражения ниже по потоку от линейно поляризованного источника вернутся с поляризацией, повернутой на 90 °, и могут быть просто заблокированы поляризатором ; это основа оптических изоляторов, используемых для предотвращения нежелательных отражений от выхода из строя оптической системы (в частности, лазера).

Разница между вращением Фарадея и другими механизмами вращения поляризации заключается в следующем. В оптически активной среде направление поляризации скручивается или вращается в одном и том же направлении (например, как правый винт) для любого направления, таким образом, в случае плоского отражения первоначальное вращение меняется на противоположное, возвращая падающий луч в исходное состояние. поляризация. С другой стороны, в ротаторе Фарадея прохождение света в противоположных направлениях испытывает магнитное поле в противоположных направлениях относительно направления распространения, и поскольку вращение (относительно направления распространения) определяется магнитным полем (см. Выше) уравнение), что вращение противоположно между двумя направлениями распространения.

• Оптический изолятор
• Атомный линейный фильтр

1. ^Война, Дэвид; Слезак, Ондржей; Лучанетти, Антонио; Мочек, Томаш (2019). "Константа Верде магнитоактивных материалов, разработанных для мощных устройств Фарадея". Прикладные науки. 9 (15): 3160. doi :10.3390/app9153160.