Магнитооптика. Акустооптика (110,00 руб.)

Стр.1

Стр.3

Стр.6

Стр.7

Стр.8

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» А.М. Бобрешов, И.С. Коровченко, А.А. Потапов МАГНИТООПТИКА. АКУСТООПТИКА Учебное пособие Воронеж Издательский дом ВГУ 2015 1

Стр.1

СОДЕРЖАНИЕ 1. Магнитооптика ........................................................................................ 4 1.1. Магнитооптические эффекты ............................................................. 4 1.1.1. Эффект Фарадея ................................................................................ 5 1.1.2. Эффект Коттона–Мутона ................................................................. 6 1.1.3. Эффект Керра .................................................................................... 7 1.2. Устройства магнитооптики ................................................................. 8 1.2.1. Модуляторы света ............................................................................. 8 1.2.2. Магнитооптический модулятор лазерного излучения ................ 12 1.2.3. Дефлекторы ...................................................................................... 13 1.2.4. Запоминающие устройства на магнитооптических дисках ........ 17 2. Акустооптика ......................................................................................... 20 2.1. Принципы акустооптической обработки радиосигналов .............. 20 2.2. Акустооптические анализаторы спектра ......................................... 26 3. Библиографический список ........ Ошибка! Закладка не определена. 3

Стр.3

где  – угол вращения плоскости поляризации,  – удельное фарадеевское вращение (вращение плоскости поляризации световой волны на едини = ∙, ное изменяется также знак , т. е. эффект Фарадея является нечетным. В твердых телах показатель преломления, как правило, монотонно цу длины среды). При изменении направления вектора  на противоположвозрастает с увеличением частоты света. Однако в окрестности линии поглощения спектральные зависимости показателя преломления для лево() и право-поляризованного () по кругу света оказываются смещенными относительно друг друга. Действительная часть разности ( – ) вызывает фарадеевское вращение плоскости поляризации линейно полянейно зависит от напряженности магнитного поля () и в общем виде угол фарадеевского вращения описывается соотношением  =  ∙ ∙, где константа пропорциональности  зависит от свойств вещества, длины волны света и температуры и называется постоянной Верде. ризованного света на угол . В области не очень сильных магнитных полей разность ( – ) лиПоскольку поглощения лево- и правополяризованных волн неодинаковы, то амплитуды на выходе тоже неодинаковы. В связи с этим фарадеевское вращение сопровождается фарадеевской эллиптичностью, нежелафарадеевскую эллиптичность оценивают в град м⁄ . Знак угла поворота плоскости поляризации при эффекте Фарадея (в тельной на практике. Удельная фарадеевская эллиптичность есть  = а ( отличие от случая естественной оптической активности) не зависит от направления распространения света (по полю или против поля). Поэтому многократное прохождение света через среду, помещенную в магнитное поле, приводит к возрастанию угла поворота плоскости поляризации в соответствующее число раз. Эта особенность эффекта Фарадея нашла применение при конструировании ряда устройств, о которых будет сказано ниже. 1.1.2. Эффект Коттона–Мутона В случае, когда свет распространяется перпендикулярно к направлению намагниченности, наблюдается магнитное линейное двулучепреломление, носящее название эффекта Коттона–Мутона. Если линейно поляризованный свет представить в виде суммы двух лучей, поляризованных параллельно и перпендикулярно к вектору М, то скорости распространения этих лучей будут несколько различаться. Возникающие фазовые сдвиги приводят к появлению эллиптичности на выходе из системы. Необходимо отметить, что обыкновенный и необыкновенный лучи распространяются под очень малым углом один к другому. Поэтому для обнаружения эффекта необходимы достаточно сильные магнитные поля. Эф6 ⁄) (отношения главных осей эллипса поляризации). Удельную

Стр.6

фект Коттона–Мутона является четным, т. е. он не меняется при изменении знака вектора М. Характеристикой эффекта Коттона–Мутона является величина  –  = С  Н , где  – зависящая от вещества константа, называется константой Коттона–Мутона. Величина  обратно пропорциональна абсолютной температуре , и, как правило, очень мала, наприлоидных растворах (от 10 до 10 см ∙ Э). 1.1.3. Эффект Керра мер, для жидкостей она изменяется в пределах (1÷30) ∙ 10 см ∙ Э. Аномально большие значения  обнаружены в жидких кристаллах и колНаряду с магнитооптическими эффектами, возникающими при прохождении света через намагниченное вещество, существует ряд эффектов, проявляющихся при отражении света от поверхности намагниченного материала. Такие явления объединяются общим названием – магнитооптические эффекты Керра. Различают три вида эффектов Керра в зависимости от взаимной ориентации намагниченности, направления распространения световой волны и нормали к поверхности вещества: комплексный полярный, меридиональный и экваториальный (рис. 1.1). Рис. 1.1. Магнитооптические эффекты Керра, возникающие при отражении света от поверхности намагниченного вещества: а – полярный, б – меридиональный и в – экваториальный чают падающую и отраженную волны,  и  – проекции вектора  на плоскость падения и на направление, перпендикулярное к плоскости паНа рис.  и  – поляризации световой волны. Индексы ,  обознадения соответственно,  – угол падения луча на поверхность. При полярном (рис. 1.1, а) (вектор  лежит в плоскости падения света и перпендикулярен к поверхности материала) и меридиональном (рис. 1.1, б) (вектор  направлен вдоль прямой, образованной пересечением поверхности материала и плоскости падения света) эффектах Керра происходит вращение плоскости поляризации отраженного света, сопровождающееся появлением эллиптичности – эти эффекты образуют группу продольных эффектов. Меридиональный эффект используется для на7

Стр.7

блюдения доменной структуры материалов с намагниченностью, лежащей в плоскости образца. Полярный эффект Керра является нечетным по намагниченности, т. е. меняет знак при перемагничивании вещества. Линейный по магнитному полю экваториальный эффект (рис. 1.1, в) может наблюдаться лишь в поглощающих материалах и проявляется в изменении интенсивности и сдвиге фазы линейно поляризованного света, отраженного намагниченным кристаллом, когда вектор М перпендикулярен к плоскости падения света и лежит в плоскости поверхности МО материала, но поворота плоскости поляризации не происходит. 1.2. Устройства магнитооптики 1.2.1. Модуляторы света Магнитооптические модуляторы предназначены для управления интенсивностью оптического излучения в системах передачи данных и обработки оптической информации. Достоинствами МО модуляторов по сравнению с немагнитными аналогами являются возможность практически неограниченной их миниатюризации, поскольку размеры доменов в МО средах могут составлять 0,1 ч 1 мкм, а также отсутствие значительных управляющих напряжений и мощностей, свойственных электрооптическим модуляторам. Принцип действия МО модулятора объясняет структурная схема, представленная на рис. 1.2. Рис. 1.2. Структурная схема магнитооптического модулятора: 1 – поляризатор, 2 – магнитооптическая ячейка, 3 – анализатор Параллельный пучок света от источника через поляризатор 1 направляют на пластину или пленку из МО материала 2, помещенную в управляющее магнитное поле. В отсутствие магнитного поля магнитооптический элемент не влияет на поляризацию проходящего света. В этом случае интенсивность прошедшего через систему поляризатор – магнитооптический элемент – анализатор 3, определяется законом Малюса: =  cos . 8

Стр.8