- Керра эффект
-
Эффект Керра, или квадратичный электрооптический эффект — явление изменения значения показателя преломления оптического материала пропорционально второй степени напряженности приложенного электрического поля. В сильных полях наблюдаются небольшие отклонения от закона Керра.
Эффект Керра был открыт в 1875 году шотладским физиком Джоном Керром.
Содержание
Качественное описание
Под воздействием внешнего постоянного или переменного электрического поля в среде может наблюдаться двойное лучепреломление, вследствие изменения поляризации вещества. Пусть коэффициент преломления для обыкновенного луча равен no, а для необыкновенного — ne. Разложим разность коэффициентов преломления no − ne, как функцию внешнего поля E, по степеням E. Если до наложения поля среда была неполяризованной и изотропной, то no − ne должно быть чётной функцией E (при изменении направления поля эффект не должен менять знак). Значит, в разложении по степеням E должны присутствовать члены лишь чётных порядков, начиная с E2. В слабых полях членами высших порядков можно пренебречь, в результате чего
Эффект Керра обусловлен, главным образом, гиперполяризуемостью среды, происходящей в результате деформации электронных орбитаелей атомов или молекул или в следствие переориентации последних. Оптический эффект Керра оказывается очень быстрым, так как в твёрдых телах может произойти только деформация электронного облака атома.
Закон Керра
- ne − no = Bλ0E2,
где λ0 — длина волны света в вакууме; B — постоянная Керра, зависящая от природы вещества, длины волны λ0 и температуры. Для большинства веществ B > 0, что означает их подобие оптически положительным одноосным кристаллам.
Количественная теория
Количественная теория для газов была построена Ланжевеном в 1910 году.
Синхронизация мод
Существует возможность реализации быстрой синхронизации мод в лазере, которая основана на эффекте Керра. Пусть интенсивность пучка в керровской среде имеет поперечное (например, гауссово) распределение интенсивности. Следовательно, интенсивность в центре пучка будет больше, чем в хвостах, в соответствии с формулой :n = no + n2I2., и поэтому возникает нелинейное изменение показателя преломления δn. В первом порядке по (r / w)2 сдвиг фазы может быть описан параболической функцией параметра r / w, что эквивалентно появлению сферической линзы в среде Керра. Чем больше интенсивность пучка, тем сильнее он будет фокусироваться, и как следствие, испытывать меньшие потери. Если эти потери правильно распределить внутри резонатора, можно получить пассивную синхронизацию мод.
Литература
- Прохоров А.М. Физический Энциклопедический Словарь. — Советская энциклопедия, 1983. — С. 280. — 928 с.
- Сивухин Д. В. Общий курс физики. — Издание 3-е, стереотипное. — М.: Физматлит, МФТИ, 2002. — Т. IV. Оптика. — 792 с. — ISBN 5-9221-0228-1
- Звелто О. Принципы лазеров. — Лань, 2008. — С. 404. — 719 с.
Wikimedia Foundation. 2010.
