光纖傳感器的基本原理-資料下載頁
2025-05-07 22:55本頁面
【正文】 或各向同性材料的法拉第效應(yīng)可以解釋為，由于磁化強(qiáng)度取決于沿磁場方向傳播的 右旋圓偏振光 和 左旋圓偏振光 的折射率差，平面偏振光可以表示成左右旋圓偏振光之和。 ? 偏振光的矩陣表示 ? 沿 z方向傳播的任一種偏振光都可以表示為光矢量分別沿 x軸和 y軸方向振動的兩個線偏振光的疊加：即 這兩個線偏振光有確定的振幅比 和確定的位相差 ? ?? ? ? ?? ?tiaytiaxyExEE yx???? ???????????22022000e x pe x p12 aa12 ??? ??? 也就是說：任一種偏振光的光矢量都可以用沿 x軸和 y軸的兩個分量來表示： ? 用復(fù)振幅表示： ? 上述方程表示：任一偏振光可以用由它的光矢量的兩個分量構(gòu)成的一列矩陣表示，此列矩陣稱為瓊斯矢量，記為： ? ?? ?? ?? ?tiaEtiaEyx????????2211e x pe x p? ?? ?2211e x pe x p??iaEiaEyx??? ?? ????????????????? ???2211e x pe x p??iaiaEEEyx? 實(shí)際中，我們研究的往往是強(qiáng)度變化。所以可以把瓊斯矢量歸一化。（偏振光強(qiáng)度是它的兩個分量的強(qiáng)度之和，即 ）并把兩分量的共同因子提到矩陣外， 2221 aaI ??? ?? ?? ?? ?? ???????????????????????????????????iaaaaiaiaaaaiaEEEyxe x p1e x pe x p1e x p122221111212222111式中： aaa 1212 ??? 令???? 并棄去共同位相因子，歸一化形式的瓊斯矢量： 把偏振光用瓊斯矢量表示，特別方便于計(jì)算兩個或多個給定的偏振光疊加的結(jié)果。將瓊斯矢量簡單疊加。即可得到這種結(jié)果。 ? ???????????iaaaaEe x p122211瓊斯矢量表示的一平面偏振光 可以表示為左右旋圓偏振光之和，即 ??????01 是右旋圓偏振光的瓊斯表達(dá)式 ； ??????? j1??????j1是左旋圓偏振光的瓊斯表達(dá)式； ? 這兩束圓偏振光在經(jīng)過材料 l 光程后出射。它們相對于入射光波有一個相移 0/2 ??? nd?表示一個與入射的平面偏振光 成 θ角的平面偏振光，也即出射光仍為平面偏振光，但偏振面旋轉(zhuǎn)了 θ角 、 法拉第效應(yīng)導(dǎo)致平面偏振光的偏振面旋轉(zhuǎn)。這種磁致偏振面的旋轉(zhuǎn)方向，對于所給定的法拉第材料僅由外磁場方向決定，二與光線的傳播方向無關(guān)。這是法拉第旋轉(zhuǎn)和旋光性旋轉(zhuǎn)間的一個最重要的區(qū)別。 對于旋光性的旋轉(zhuǎn)，光線正反兩次通過旅光性材料后總的旋轉(zhuǎn)角度等于 0，因此，旋光性是一種互易的光學(xué)過程。 NCMF? 法拉第旋轉(zhuǎn)是非互易的光學(xué)過程，即平面偏振光一次通過法拉第材料轉(zhuǎn)過角度 θ ，而沿相反方向返回時將再旋轉(zhuǎn) θ角。因此，兩次通過法拉第材料后總的旋轉(zhuǎn)角度為 2 θ 。這樣，為了獲得大的法拉第效應(yīng)．可以將放在磁場中的法拉第材料做成平行六面體．使通光面對光線方向稍偏離垂直位置，并將兩面鍍高反射膜，只留入射和出射窗口。若光束在其間反射 N次后出射，那么有效旋光厚度為刑，偏振面的旋轉(zhuǎn)角度提高 N倍。 光彈效應(yīng) 雙折射現(xiàn)象是由塞貝克和布儒斯特發(fā)現(xiàn)的。在力學(xué)形變時材料會變成各向異性。物質(zhì)的等效光軸在應(yīng)力的方向，感生雙折射的大小正比于應(yīng)力。這種應(yīng)力感生的雙折射現(xiàn)象稱為光彈效應(yīng)。 設(shè)單軸晶體的主折射率 ne對應(yīng)于 MN方向上的振動光的折射率，主折射率 no對應(yīng)于垂直 MN方向上的振動光的折射率，這時光彈效應(yīng)與壓強(qiáng) P的關(guān)系可表達(dá)為 式中 k是物質(zhì)常數(shù) ,(no ne)是雙折射率差，表征雙折射性的大小，此處也表征光彈效應(yīng)的強(qiáng)弱。 若光波通過的材料厚度為 l．則獲得的光程差為
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