Hva er en Faraday Rotator?
En faraday rotator er en enhet uten bevegelige deler som endrer polarisering, eller bølgeformvinkel, for lys som passerer gjennom den. Lys passerer gjennom luft eller andre materialer som en serie bølger, kalt elektromagnetisk stråling, med egenskapene til både elektriske og magnetiske felt. Enheten fungerer på prinsippet om at lys som passerer gjennom et krystall eller solid gjennomsiktig materiale vil endre polarisering hvis et magnetfelt er til stede.
Effekten av magnetiske felt på lysbølger ble oppdaget av forskeren Michael Faraday i 1845, og var det første beviset på at lys var en elektromagnetisk bølge. Han fant ut at å endre magnetfeltstyrken påvirket lysets polarisasjonsvinkel. Kalt Faraday-effekten er dette grunnlaget for rotatoren, som bruker den eksperimentelle effekten i et praktisk apparat.
Lys som går gjennom mange materialer, inkludert glass og vann, kan ha polarisasjonsvinkelen påvirket uten bruk av magnetiske felt. Denne effekten kalles optisk polarisering, og produsenter av solbriller drar nytte av dette ved å produsere linser som blokkerer andre polariserte vinkler enn normalt lys. Effekten av gjenskinn reduseres, fordi reflektert lys fra vann eller bygninger vil ha en annen polarisasjonsvinkel.
For å bygge en faraday rotator, omgir en magnet et gjennomsiktig materiale. Når lys passerer, fører magnetfeltet til at lysbølgen blir dreid med en bestemt mengde. Rotasjonsmengden kan bestemmes ved en ligning som bruker magnetfeltstyrken, krystallens lengde og flettkonstanten til materialet. Denne konstanten er forskjellig for alle materialer og endres med temperatur; tabeller med konstanter er publisert for materialer ved forskjellige temperaturer.
Laserutstyr bruker ofte en langtidens rotator som beskyttelsesanordning for å forhindre reflektert laserenergi i enheten. Når en laser skaper en lysstråle, er den veldig koherent, noe som betyr at den inneholder lys av en spesifikk bølgeform. Når lyset forlater laseren, reflekteres det ofte eller passerer det gjennom annet utstyr, og potensielt kan noe av lyset reflekteres tilbake til laseren. Å legge til en faraday-rotator forhindrer dette, fordi lyset som passerer gjennom rotatoren er typisk 45 ° fra den opprinnelige bjelken og ikke kan reflektere tilbake. Vinkelen kan varieres, men mer polarisering krever ekstra magnetfeltstyrke.
En ekstra fordel med en langtidens rotator er at lys som passerer gjennom den og deretter returnerer i motsatt retning, ikke roteres tilbake. Hvis lyset er polarisert 45 ° av rotatoren, og deretter treffer et speil og kommer tilbake, vil rotatoren polarisere det ytterligere 45 °. Optiske polariseringsfiltre, eller enheter som skaper spesifikke grader av polarisering for laboratoriebruk, kan dra nytte av denne effekten. Dette fungerer ved å reflektere noe av lyset tilbake gjennom rotatoren, og skaper to lysstråler som er polarisert i forskjellige vinkler.