電光效應(yīng)及其應(yīng)用ppt課件(參考版)
2025-01-18 04:14本頁(yè)面
【正文】 ，于是，剛好能通過(guò) P2 ；但對(duì)于從后面光學(xué)系統(tǒng) (例如激光放大器 2 等 )各界面反射回來(lái)的光，經(jīng) P2和法拉第盒后，其光矢量與 P1垂直，因此被隔離而不能返回到光源。這種器件的結(jié)構(gòu)示意圖如圖 523所示，讓偏振片 P1與P2的透振方向成 45176。88 由于法拉第效應(yīng)的這種不可逆性，使得它在光電子技術(shù)中有著重要的應(yīng)用。例如，線偏振光通過(guò)天然右旋介質(zhì)時(shí)，迎著光看去，振動(dòng)面總是向右旋轉(zhuǎn)，所以，當(dāng)從天然右旋介質(zhì)出來(lái)的透射光沿原路返回時(shí)，振動(dòng)面將回到初始位置。 C V? /［ 弧度 /(特 一些常用物質(zhì)的維爾德常數(shù)列于表 51。觀察法拉第效應(yīng)的裝置結(jié)構(gòu)如圖 522 所示：將一根玻璃棒的兩端拋光，放進(jìn)螺線管的磁場(chǎng)中，再加上起偏器 P1和檢偏器 P2,讓光束通過(guò)起偏器后順著磁場(chǎng)方向通過(guò)玻璃棒，光矢量的方向就會(huì)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的角度可以用檢偏器測(cè)量。磁光效應(yīng)，又叫做法拉第效應(yīng)，它是由法拉第于 1846年首先發(fā)現(xiàn)的。與感應(yīng)雙折射類(lèi)似，也可以通過(guò)人工的方法產(chǎn)生旋光現(xiàn)象。 根據(jù)這一種假設(shè)，可以解釋旋光現(xiàn)象。 菲涅耳認(rèn)為：在各向同性介質(zhì)中，線偏振光的右、左旋圓偏振光分量的傳播速度 vR和 vL相等，因而其相應(yīng)的折射率nR = c/vR 和 nL = c/vL 相等；在旋光介質(zhì)中，右、左旋圓偏振光的傳播速度不同，其相應(yīng)的折射率也不相等。 ? 78圖 520 右旋石英與左旋石英 79 2. 旋光現(xiàn)象的理論解釋 —— 菲涅耳假設(shè) ? 1825 年，菲涅耳對(duì)旋光現(xiàn)象提出了一種唯象的解釋。自然界存在的石英晶體既有右旋的，也有左旋的，它們的旋光本領(lǐng)在數(shù)值上相等，但方向相反。θ =α cl 77 實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，不同旋光介質(zhì)光振動(dòng)矢量的旋轉(zhuǎn)方向可能不同，并因此將旋光介質(zhì)分為左旋和右旋。74圖 518 旋光現(xiàn)象 75圖 519 石英晶體的 旋光色散 76 對(duì)于具有旋光特性的溶液，光振動(dòng)方向旋轉(zhuǎn)的角度還與溶液的濃度成正比， 式中 ,α 稱為溶液的比旋光率； c為溶液濃度。/mm ； 而膽甾相液晶的 α 約為 18 000176。/mm；在 m時(shí)，為 31176。 介質(zhì)的旋光本領(lǐng)因波長(zhǎng)而異的現(xiàn)象稱為旋光色散，石英晶體的旋光率 α 隨光波長(zhǎng)的變化規(guī)律如圖 519 所示。稍后，比奧 (Biot)在一些蒸汽和液態(tài)物質(zhì)中也觀察到了同樣的旋光現(xiàn)象。70圖 517 布拉格聲光衍射 71 磁光效應(yīng) 晶體的旋光效應(yīng) 磁光效應(yīng) —— 法拉第效應(yīng)72 晶體的旋光效應(yīng) 1811 年 , 阿喇果 (Arago)在研究石英晶體的雙折射特性時(shí)發(fā)現(xiàn)：一束線偏振光沿石英晶體的光軸方向傳播時(shí)，其振動(dòng)平面會(huì)相對(duì)原方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，如圖 518所示。這種衍射工作方式的顯著特點(diǎn)是衍射光強(qiáng)分布不對(duì)稱，而且 只有零級(jí)和+1 或 1 級(jí)衍射光，如果恰當(dāng)?shù)剡x擇參量，并且超聲功率足夠強(qiáng)，可以使入射光的能量幾乎全部轉(zhuǎn)移到零級(jí)或 1 級(jí)衍射極值方向上。6768圖 513 喇曼 — 乃斯聲光衍射 69 2. 布拉格衍射 ? 在實(shí)際應(yīng)用的聲光器件中，經(jīng)常采用布拉格衍射方式工作。66 1 喇曼 —— 乃斯衍射在零級(jí)透射光兩邊，同級(jí)衍射光強(qiáng)相等，這種各級(jí)衍射光強(qiáng)的對(duì)稱分布是喇曼 — 乃斯型衍射的主要特征之一。當(dāng) Q＞＞ 1(實(shí)際上，當(dāng) Q ≥ 4π) 時(shí)，為布拉格衍射。衡量這兩類(lèi)衍射的參量是 :65 式中， L是聲光相互作用長(zhǎng)度； λ 是通過(guò)聲光介質(zhì)的光波長(zhǎng)； λ s是超聲波長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，聲光效應(yīng)實(shí)質(zhì)上是一種特殊的彈光效應(yīng)。進(jìn)而導(dǎo)致了介質(zhì)中隨時(shí)間和空間呈周期性變化的彈光效應(yīng)的產(chǎn)生，結(jié)果使得介質(zhì)中各點(diǎn)的折射率也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的周期性變化。62 采用矩陣形式后，則有： 這樣，壓光系數(shù)的分量數(shù)由張量表示時(shí)的 81 個(gè)減少為 36 個(gè)。60 彈光效應(yīng)可以按照電光效應(yīng)的方法進(jìn)行處理，即應(yīng)力或應(yīng)變對(duì)介質(zhì)光學(xué)性質(zhì) (介質(zhì)折射率 )的影響，可以通過(guò)介質(zhì)折射率橢球的形狀和取向的改變來(lái)描述。光學(xué)性質(zhì)的變化，主要表現(xiàn)在介質(zhì)折射率的改變上，并且折射率的改變量與外力在介質(zhì)內(nèi)所產(chǎn)生的張應(yīng)力的大小密切相關(guān)、并且是張應(yīng)力的顯函數(shù)。因此，上下光的折射率之差為 ，光束穿過(guò)偏振器后的偏轉(zhuǎn)角為 : 58 聲光效應(yīng) 彈光效應(yīng)和彈光系數(shù) 聲光衍射59 彈光效應(yīng)和彈光系數(shù)n 對(duì)介質(zhì)施加一個(gè)外力作用，該介質(zhì)在外力作用下就會(huì)發(fā)生形變。圖 511 是一種由兩塊 KDP楔形棱鏡組成的雙 KDP楔形棱鏡偏轉(zhuǎn)器 ,棱鏡外加電壓沿著圖示 x3方向 ,兩塊棱鏡的光軸方向 (x3)相反,x1′ 、 x2′為感應(yīng)主軸方向。 從上到下，光在玻璃中的路程 l′ 線性增加，所以整個(gè)光程是線性增加的。 為了說(shuō)明電光偏轉(zhuǎn)原理，首先看一下光束通過(guò)玻璃光楔的偏轉(zhuǎn)原理。在弱信號(hào)調(diào)制時(shí)， UUλ/2 ， 上式可近似表示為： 可見(jiàn)，當(dāng)插入 1/4 波片后，一個(gè)小的正弦調(diào)制電壓將引起透射光強(qiáng)在 50%透射點(diǎn)附近作正弦變化，如圖 59 中的曲線 4 所示。 50圖 59 透過(guò)率與外加電壓關(guān)系圖 51 如果外加電壓是正弦信號(hào)：則透過(guò)率為： 該式說(shuō)明，一般的輸出調(diào)制信號(hào)不是正弦信號(hào)，它們發(fā)生了畸變，如圖 59 中曲線 3 所示。48圖 58 電光強(qiáng)度調(diào)制器49 根據(jù)第 4章中的有關(guān)公式，可以求得，通過(guò)檢偏器輸出的光強(qiáng) I與通過(guò)起偏器輸入的光強(qiáng) I0之比為
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