1.3.2 Магнитооптический кристалл

Осуществляет модуляцию по амплитуде, вращает плоскость поляризации (модуляция поляризации) на определенный угол.

Магнитооптические эффекты можно разделить на две основные группы: эффекты, наблюдаемы при прохождении света через магнитооптический материал, и эффекты, при отражении света от поверхности магнитооптического материала. В данной работе применяется эффект первой группы.

Эффекты первой группы связаны с двойным круговым преломлением, т.е. с различием комплексных показателей преломления право- и левополяризованных по кругу волн. Действительная часть двупреломления описывает поворот плоскости поляризации, а мнимая его часть, - превращение линейно поляризованного излучения в эллиптически поляризованный. Если линейно поляризованную волну представить как сумму право- и лево- поляризованных по кругу волн, то первый из упомянутых эффектов будет связан с различием скоростей их распространения, а второй – с различием их коэффициентов поглощения.

Если свет распространяется через магнитооптический материал параллельно вектору его намагниченности, то наблюдается магнитное круговое двупреломление, носящее название эффекта Фарадея. Эффект Фарадея пропорционален пути светового пучка в магнитоупорядоченной среде

,

где - удельное фарадеевское вращение;- длина пути в магнитной пленке феррит-граната, α – угол между направлением распространения излучения и вектором намагниченностиМ.

Таким образом, плоскость поляризации поворачивается на угол:

Магнитную пленку феррит граната можно представить, как фазовую пластину, описываемую матрицей Мюллера:

где

1.3.3 Анализатор.

Анализатор – устройство, предназначенное для анализа характера поляризации света. В данной работе применяется линейный анализатор – служащий, для обнаружения линейно поляризованного света и определения угла наклона его плоскости поляризации.

Рис. 1.14.

Два поляроида поставлены друг за другом, так что их оси ОА₁ и ОА₂ образуют между собой некоторый угол α (рис. 1.14). Первый поляроид пропустит свет, электрический вектор Е₀ которого параллелен его оси ОА₁. Обозначим через I₀ интенсивность этого света. Разложим Е₀ на вектор Е_||, параллельный оси ОА₂ второго поляроида, и вектор Е_┴, перпендикулярный к ней (Е₀=Е_||+Е_┴). Составляющая Е будет задержана вторым поляроидом. Через оба поляроида пройдет свет с электрическим вектором ЕЕ_||, длина которого Е= Е₀cos α. Интенсивность света, прошедшего через оба поляроида, будет

Закон Малюса – для любого поляризатора и анализатора.

Матрица Мюллера имеет вид для анализатора тот же, что и для поляризатора, т.к. применяется точно такой же поляроид:

Нормированный вектор Стокса падающего света в данном случае представляет собой:

Теперь перемножим матрицы Мюллера и вектор Стокса:

Итак, видно, что интенсивность в системе поляризатор-МОК-анализатор составляет 0.637 от интенсивности входного оптического сигнала.

Интенсивность света I^* на выходе МО прибора определяется следующим образом [1]:

,

где C – коэффициент, учитывающий оптические потери в поляризаторе и анализаторе, а также потери на отражение I₀ – интенсивность падающего на поляризатор излучения, - коэффициент оптического поглощения МО среды,h – толщина пленки, - коэффициент, учитывающий неполноту погасания в системе поляризатор – МО среда – анализатор,Фпа – угловое отклонение от положения погасания в системе поляризатор – анализатор, - удельное фарадеевское вращение,- угол падения излучения.

Контраст изображения K определяется следующим выражением

Оптическая эффективность η определяется по формуле

_{Приведенные графики зависимости K(Фпа) на рис.1.15 (при толщине пленки h равной 4 мкм), и K(h) на рис. 1.16 (при Фпа равным 5 град.) показывают, что контраст получаемого изображения определяется отклонением от положения погасания и достигает максимального значения при значении} .

_{Максимальная чувствительность к управляющему полю достигается при равной 45 град., при этом}

Рис. 1.15. Угловая зависимость контраста изображения при отклонении поляризаторов от положения скрещивания при различных значениях Рис. 1.16. Зависимость контраста изображения от толщины пленки феррит-граната

Для получения максимальной чувствительности толщина пленки определяется следующей зависимостью

Оптический КПД тем выше, чем меньше оптическое поглощение и сильнее эффект Фарадея, другими словами, чем выше магнитооптическая добротность

.