Wat is een Faraday -rotator?

Een Faraday -rotator is een apparaat zonder bewegende delen dat de polarisatie of golfvormhoek verandert, van licht die erdoorheen gaat. Licht gaat door lucht of andere materialen als een reeks golven, genaamd elektromagnetische straling, met de kenmerken van zowel elektrische als magnetische velden. Het apparaat werkt volgens het principe dat licht dat door een kristal of vast transparant materiaal loopt, de polarisatie zal veranderen als er een magnetisch veld aanwezig is.

ontdekt door wetenschapper Michael Faraday in 1845, het effect van magnetische velden op lichtgolven was het eerste bewijs dat licht een elektromagnetische golf was. Hij ontdekte dat het veranderen van de magnetische veldsterkte de polarisatiehoek van het licht beïnvloedde. Het Faraday -effect genoemd, dit is de basis voor de rotator, die het experimentele effect op een praktisch apparaat gebruikt.

Licht dat door veel materialen gaat, waaronder glas en water, kan de polarisatiehoek laten beïnvloeden zonder het gebruik van magnetische velden. Dit effect is CALled optische polarisatie en fabrikanten van zonnebrillen profiteren hiervan door lenzen te produceren die andere gepolariseerde hoeken blokkeren dan normaal licht. Het effect van verblinding wordt verminderd, omdat gereflecteerd licht van water of gebouwen een andere polarisatiehoek zal hebben.

Om een ​​Faraday -rotator te bouwen, omringt een magneet een transparant materiaal. Terwijl het licht erdoorheen gaat, zorgt het magnetische veld ervoor dat de lichtgolf met een specifieke hoeveelheid wordt gedraaid. De hoeveelheid rotatie kan worden bepaald door een vergelijking die de magnetische veldsterkte, de lengte van het kristal en de verderetconstante van het materiaal gebruikt. Deze constante is anders voor alle materialen en verandert met temperatuur; Tabellen van constanten worden gepubliceerd voor materialen bij verschillende temperaturen.

Laserapparatuur gebruikt vaak een Faraday -rotator als een beschermingsapparaat om gereflecteerde laserergie in de eenheid te voorkomen. Wanneer een laser CREAt een lichtstraal, het is erg coherent, wat betekent dat het licht van één specifieke golfvorm bevat. Terwijl het licht de laser verlaat, wordt het vaak gereflecteerd of door andere apparatuur en mogelijk een deel van het licht kan worden gereflecteerd in de laser. Het toevoegen van een Faraday -rotator voorkomt dit, omdat het licht dat door de rotator gaat, typisch 45 ° van de oorspronkelijke balk is gepolariseerd en niet terug kan reflecteren. De hoek kan worden gevarieerd, maar meer polarisatie vereist extra magnetische veldsterkte.

Een bijkomend voordeel van een Faraday -rotator is dat licht erdoorheen gaat en vervolgens in de tegenovergestelde richting terugkeert, niet terug wordt geroteerd. Als het licht 45 ° wordt gepolariseerd door de rotator en vervolgens een spiegel raakt en terugkeert, zal de rotator het nog een 45 ° polariseren. Optische polariserende filters, of apparaten die specifieke polarisatiegraden voor laboratoriumgebruik creëren, kunnen van dit effect profiteren. Dit werkt door een deel van het licht terug te reflecteren door de rotatOf het creëren van twee lichtstralen die onder verschillende hoeken worden gepolariseerd.