Использование затворов Покельса и Керра для создания режима модулированной добротности в лазерном резонаторе
Информация - Физика
Другие материалы по предмету Физика
?м различие между показателями преломления обыкновенного и необыкновенного лучей, квадратично зависит от величины поля:
магнитооптический модулятор свет резонатор
Величина постоянной Керра для нитробензола, например, равна K3 = 10-18 м2/В2. Отметим, что K > 0 для большинства веществ, т.е. ne > no, что соответствует положительному кристаллу. Правда, встречаются и вещества (гораздо реже), у которых K < 0, например: этиловый эфир, спирт. [4]
В электрическом поле Е = 106 В/м разность фаз между обыкновенным и необыкновенным лучами достигает ? (пластинка ?/2), если толщина слоя нитробензола h = 20 см.
Физическая причина эффекта Керра состоит в ориентации структурных элементов вещества (например, молекул нитробензола) в электрическом поле, либо в искажении электронных оболочек молекул или атомов в электрическом поле. В первом случае эффект Керра называется ориентационным, он может наблюдаться только в веществах, состоящих из дипольных молекул. Эффект Керра второго типа (поляризационный) характерен для веществ, молекулы или атомы которых первоначально не обладают дипольными моментами, но достаточно сильно поляризуются в электрическом поле.
Благодаря квадратичности эффекта Керра, переменное электрическое поле достаточно мощного лазерного излучения будет вызывать в этом веществе появление оптической анизотропии. Её легко обнаружить, пропуская луч света через вещество, находящееся под воздействием мощного лазерного облучения. Такой эффект Керра называют оптическим.
Оптический эффект Керра - типичный пример нарушения принципа суперпозиции электрических полей. В этом случае волна лазерного излучения изменяет свойства среды и таким образом влияет на распространение в этой среде другой световой волны. [1]
2. Магнитооптический эффект (эффект Коттона-Мутона)
Двойное лучепреломление света в изотропном веществе, помещенном в поперечное магнитное поле (перпендикулярное световому лучу). Впервые обнаружено в коллоидных растворах Дж. Керром и (независимо от него) итальянским физиком К. Майораной в 1901. Подробно исследовано Эме Коттоном и А. Мутоном в 1907.
Для наблюдения эффекта через образец прозрачного изотропного вещества, помещенный между полюсами сильного электромагнита, пропускают монохроматический свет, линейно поляризованный в плоскости, составляющей с направлением магнитного поля угол в 45. В магнитном поле вещество становится оптически анизотропным (его оптическая ось параллельна магнитному полю Н), а проходящий свет превращается в эллиптически поляризованный, т.к. он распространяется в веществе в виде 2 волн - обыкновенной и необыкновенной, имеющих разные фазовые скорости.
Разность показателей преломления обыкновенного n0 и необыкновенного ne лучей, называемая величиной двойного лучепреломления, равна:
- no = CH2?
где
Н - напряжённость магнитного поля,
С - зависящая от вещества константа, называемая постоянной Коттона-Мутона,
? - длина волны света. [6], [7]
Величина С обратно пропорциональна абсолютной температуре Т и, как правило, очень мала. Аномально большие значения С обнаружены в жидких кристаллах и в коллоидных растворах (от 10-8 до 10-10). В газах, вследствие малости эффекта, величина ne - no надёжно ещё не измерена.
Эффект Коттона-Мутона - это магнитный аналог эффекта Керра. Объяснение этого эффекта аналогично изложенному выше объяснению эффекта Керра. Величина возникающей в магнитном поле оптической анизотропии вещества квадратично зависит от индукции магнитного поля:
nе - nо = K4В2.
Постоянная Коттона-Мутона K4 обычно очень мала (для жидкостей K4 = 10-10-10-9 Тл-2). Наибольшие величины K4 = 10-7-10-6 Тл-2 зарегистрированы для некоторых коллоидных растворов и жидких кристаллов, однако, даже для этих веществ в достаточно сильных магнитных полях 1 Тл на пути h = 1 см достигается разность фаз между обыкновенными и необыкновенными волнами всего в несколько градусов. Поэтому практических применений эффект Коттона-Мутона пока не нашел. Тем не менее, его можно использовать в чисто научных целях для изучения магнитных свойств и структуры молекул, а также их комплексов. [1]
3. Оптические затворы
Оптический затвор - устройство, обеспечивающее пропускание и (или) перекрытие светового потока в течение определённого, заранее заданного времени (выдержки).
По назначению оптические затворы подразделяют на:
предохранительные, закрывающие оптический тракт и препятствующие засветке светочувствительных элементов оптической системы (прибора);
высокоскоростные оптические затворы, обеспечивающие прохождение светового потока через оптическую систему в течение очень малого, заранее заданного времени;
высокоскоростные оптические системы периодические действия, предназначенные для открывания и закрывания оптического тракта с большой частотой.
По принципу действия оптические затворы разделяют на
механические (электромеханические),
взрывного типа,
оптические затворы, использующие полное внутреннее отражение,
электрооптические на основе эффекта Керра и Поккельса,
магнитооптические на основе эффекта Фарадея.
Минимальное время, в течение которого оптический затвор механического типа обеспечивает прохождение светового потока или полностью перекрывает его, ограничено инерцией подвижных частей затв?/p>