16.3. Электрооптические явления.

Так называют явления связанные прохождением света через

среды, помещенные в электрическом поле.

16.3.1. Электрооптический эффект Керра.

Многие изотропные

вещества, помещенные в электрическое поле, приобретают свойс-

тва одноосных кристаллов, т.е. обнаруживают оптическую анизот-

ропию, приводящую к двойному лучепреломлению света, проходяще-

го через вещество перендикулярно направлению поля. При этом

величина двойного лучепреломления пропорциональна квадрату

напряженности поля и ее знак не меняется при изменении направ-

ления поля на обратное. (другие названия эффекта: квадратичный

электрооптический эффект, поперечный эл. опт. эффект).

Величина эффекта зависит от вещества, его температуры и

длины волны света. В газах эффект Керра мал, а в жидкостях его

величина гораздо больше. Аномально сильно он проявляется в

нитробензоле и подобных ему жидкостях.

Наиболее часто указанный эффект реализуется в т.н.электро-

оптических затворах Керра. Прозрачную кювету с электродами для

создания поля, заполненную нитробензолом, помещают между скре-

щенными поляризатором и анализатором таким образом, что нап-

равление поля составляет угол 45 градусов с их главными плос-

костями поляризации. Если поле отсутствует, такое устройство

не прозрачно для света. При наложении поля, линейно поляризо-

ванный свет при прохождении через кювету расцепляется на два

перепендикулярно поляризованных луча, имеющих в пределах кюве-

ты различные скорости распространения. При этом между ними

возникает разность фаз, что приводит к эллиптической поляриза-

ции света, вышедшего из кюветы. При этом часть его проходит

через анализатор. Затвор открыт (6). Высокая скорсть срабаты-

вания такого затвора (10 в минус 11 степени сек.) обусловило

его применением в исследованиях быстропротекающих процессов и

для высокочастотной (до 10 в 9 степени Гц) модуляция оптичес-

ких сигналов. Применение эффекта дает хорошие результаты и в

том случае, когда требуется безинерционное пространственная

модуляция света (отклонение луча, его расщепление и т.п.).

Взаимосвязь через эффект Керра двух полей - электрического и

оптического - позволяет применять его для дистанционного изме-

рения электрических величин оптическими методами.

Еще два примера применения эффекта Керра:

А.с. 235 350: Оптическая система с управляемым фокусным

расстоянием, отличающийся тем, что с целью безинерционного из-

менения фокусного расстояния она выполнена ввиде цилиндричес-

кого рабочего тела из вещества, обладающего электрооптическим

эффектом, помещенного внутрь, например, шестипольного конден-

сатора, электрическое поле которого создает такое распределе-

ние показателя преломления в веществе рабочего тела, что пада-

ющий на его торец параллельный пучек света собирается в

фокусе, положение которого на оси системы зависит от приложен-

ного конденсатору напряжения.

А.с. 464 792: Устройство для измерения температуры содер-

жащее источник света, пластины из матированного прозрачного

материала, пространстве между которыми заполненно жидкостью с

близким поастинам показателем преломления и различным по знаку

или величине температурным коэффициентом показателя преломле-

ния, отличающееся тем, что с целью расширения диапазона изме-

рений, в него введены, прозрачные электроды, выполненные, нап-

ример, на основе пленок окиси олова, нанесенные снаружи на

плстины, подключенные к истичнику питания, а в качестве жид-

кости заполняющей пространство между пластинами использован

нитробензол.

Значительным квадратинным электрооптическим эффектом обла-

дают и некоторые кристаллы (КТ Ват )

А.с. 497 547: Способ углового отклонения светового луча,

преломленного на границе раздела двух сред путем изменения по-

казателя преломления одной или обеих сред с использованием

электрооптического эффекта, отличающийся тем, что с целью уп-

равления углом отклонения, достижения при малой инерционности

и быстродействия плоско-поляризованный луч света направляют на

крисчталлы, которые размещают в переменном по знаку и величине

электростатическом поле т ориентируют таким образом, что глав-

ные оси сечений их оптических индикаторисс нормальными к лучу

плоскостными совпадают с направлениями колебаний поляризован-

ного света и изменяются на разные по знаку величины при нало-

жении электростатического поля на оба кристалла.

Эффект Керра, вызванный электрическим полем световой волны

называется высокочастотным. Он проявляется в том, что для мощ-

ного излучения показатель преломления жидкости зависит от ин-

тенсивности света т.е. среда становится нелинейной, что для

интенсивных лазерных пучков приводит к самофокусировке (см.

эффекты нелинейной оптики)(6).