课件：晶体的感应双折射.ppt

* 图 5-23 法拉第光隔离器应用示意图 THANK YOU SUCCESS * * 可编辑 电光偏转器就是根据上述原理制成的。图 5-11 是一种 由两块KDP楔形棱镜组成的双KDP楔形棱镜偏转器,棱镜外加 电压沿着图示x3方向,两块棱镜的光轴方向(x3)相反,x1′、x2′ 为感应主轴方向。现若光线沿x2′轴方向入射,振动方向为x1′ 轴方向,则根据前面的分析可知:光在下面棱镜中的折射率为 在上面棱镜中,由于电场与该棱镜的x3方向相 反，所以折射率为 。因此，上下光的折射率 之差为 ，光束穿过偏振器后的偏 转角为: * 5.2 声光效应 5.2.1 弹光效应和弹光系数 5.2.2 声光衍射 * 5.2.1 弹光效应和弹光系数 对介质施加一个外力作用，该介质在外力作用下就会发生形变。在这种情况下，介质之中就会产生弹性应力和弹性形变；与之相应，介质的光学性质也会发生改变。光学性质的变化，主要表现在介质折射率的改变上，并且折射率的改变量与外力在介质内所产生的张应力的大小密切相关、并且是张应力的显函数。 　介质在足够大的外力作用下，其光学性质发生改变（即折射率发生变化）的这一现象，叫做弹光效应。 * 弹光效应可以按照电光效应的方法进行处理，即应力或 应变对介质光学性质(介质折射率)的影响，可以通过介质折 射率椭球的形状和取向的改变来描述。 假设介质未受外力作用时的折射率椭球为： 介质受到应力σ作用后的折射率椭球变为： 或者 * 式中，ΔBij为介质受应力作用后，折射率椭球各系数 的变化量，它是应力的函数： ΔBij =f(σ)  若考虑线性效应，略去所有的高次项，ΔBij可表示为 ΔBij = Πijklσkl i,j,k,l=1,2,3 在此,考虑了介质光学性质的各向异性,认为应力[σkl］ 和折射率椭球的系数增量［ΔBij］都是二阶张量,［Πijkl］ 是压光系数，它是一个四阶张量，有 81 个分量。 * 采用矩阵形式后，则有： 这样，压光系数的分量数由张量表示时的 81 个减少为 36 个。 * ΔBm=Πmnσn m, n=1, 2, …, 6 5.2.2 声光衍射 众所周知,超声波是一种弹性机械波,当它通过介质时,介质 中各点就会出现随时间和空间呈周期性变化的弹性应变。进而 导致了介质中随时间和空间呈周期性变化的弹光效应的产生， 结果使得介质中各点的折射率也会产生相应的周期性变化。 当光通过有超声波作用的介质时，相位就要受到调制，其 结果如同它通过一个衍射光栅，光栅间距等于声波波长，光束 通过这个光栅时就要产生衍射,这就是通常观察到的声光效应。 由此可见，声光效应实质上是一种特殊的弹光效应。 * 按照超声波频率的高低和介质中声光相互作用长度的不 同，由声光效应产生的衍射有两种常用的极端情况：喇曼— 乃斯(Raman-Nath)衍射和布拉格衍射。衡量这两类衍射的参 量是: * 式中，L是声光相互作用长度；λ是通过声光介质的光波长；λs是超声波长。当Q＜＜1(实践证明，当Q ≤ 0.3)时，为喇曼—乃斯衍射。当Q＞＞1(实际上，当Q ≥ 4π)时，为布拉格衍射。而在 0.3 < Q < 4π的中间区内，衍射现象较为复杂，通常的声光器件均不工作在这个范围内，故不讨论。 * 　　1　喇曼——乃斯衍射 在零级透射光两边，同级衍射光强相等，这种各级衍射光强的对称分布是喇曼—乃斯型衍射的主要特征之一。相应各级衍射光的频率为ω+mΩ，即衍射光相对入射光有一个多普勒频移。 * * * 图 5-13 喇曼—乃斯声光衍射 　　　2. 布拉格衍射 在实际应用的声光器件中，经常采用布拉格衍射方式工 作。布拉格衍射是在超声波频率较高，声光作用区较长，光 线与超声波波面有一定角度斜入射时发生的。这种衍射工作 方式的显著特点是衍射光强分布不对称，而且只有零级和+1 或 -1 级衍射光，如果恰当地选择参量，并且超声功率足够 强，可以使入射光的能量几乎全部转移到零级或 1 级衍射极 值方向上。因此，利用这种衍射方式制作的声光器件，工作 效率很高。 * * 图 5-17 布拉格声光衍射 5.3 磁光效应 5.3.1 晶体的旋光效应 5.3.2 磁光效应——法拉第效应 * 　　5.3.1　晶体的旋光效应 1.旋光现象 1811 年, 阿喇果(Arago)在研究石英晶体的双折射特性时发现：一束线偏振光沿石英晶体的光