Hvad er en Faraday-rotator?
En faraday-rotator er en enhed uden bevægelige dele, der ændrer polarisering eller bølgeformvinkel for lys, der passerer gennem det. Lys passerer gennem luft eller andre materialer som en række bølger, kaldet elektromagnetisk stråling, med egenskaberne for både elektriske og magnetiske felter. Enheden fungerer på princippet om, at lys, der passerer gennem et krystal eller solidt transparent materiale, ændrer polarisering, hvis der er et magnetfelt til stede.
Opdagelsen af videnskabsmanden Michael Faraday i 1845 var virkningen af magnetiske felter på lysbølger det første bevis på, at lys var en elektromagnetisk bølge. Han fandt, at ændring af magnetfeltstyrken påvirkede lysets polarisationsvinkel. Navngivet Faraday-effekten, dette er grundlaget for rotatoren, der bruger den eksperimentelle effekt i et praktisk udstyr.
Lys, der passerer gennem mange materialer, inklusive glas og vand, kan have polarisationsvinklen påvirket uden brug af magnetiske felter. Denne effekt kaldes optisk polarisering, og producenter af solbriller drager fordel af dette ved at producere linser, der blokerer andre polariserede vinkler end normalt lys. Effekten af blænding reduceres, fordi reflekteret lys fra vand eller bygninger har en anden polarisationsvinkel.
For at bygge en faraday-rotator omgiver en magnet et gennemsigtigt materiale. Når lys passerer, får magnetfeltet lysbølgen til at drejes med en bestemt mængde. Mængden af rotation kan bestemmes ved en ligning, der bruger magnetfeltstyrken, længden af krystallen og materialets fede konstant. Denne konstant er forskellig for alle materialer og ændres med temperaturen; tabeller over konstanter offentliggøres for materialer ved forskellige temperaturer.
Laserudstyr bruger ofte en langvarig rotator som beskyttelsesanordning for at forhindre reflekteret laserenergi i enheden. Når en laser skaber en lysstråle, er den meget sammenhængende, hvilket betyder, at den indeholder lys fra en bestemt bølgeform. Når lyset forlader laseren, reflekteres det ofte eller passerer det gennem andet udstyr, og potentielt kan noget af lyset reflekteres tilbage til laseren. At tilføje en faraday-rotator forhindrer dette, fordi lyset, der passerer gennem rotatoren, typisk er polariseret 45 ° fra den oprindelige bjælke og ikke kan reflektere tilbage. Vinklen kan varieres, men mere polarisering kræver yderligere magnetfeltstyrke.
En yderligere fordel ved en langtidens rotator er, at lys, der passerer gennem det og derefter vender tilbage i den modsatte retning, ikke roteres tilbage. Hvis lys poleres 45 ° af rotatoren og derefter rammer et spejl og vender tilbage, polariserer rotatoren det yderligere 45 °. Optiske polariseringsfiltre eller enheder, der skaber specifikke grader af polarisering til laboratoriebrug, kan drage fordel af denne effekt. Dette fungerer ved at reflektere noget af lyset tilbage gennem rotatoren og skabe to lysstråler, der er polariserede i forskellige vinkler.