Vad är en Faraday Rotator?
En faraday-rotator är en enhet utan rörliga delar som förändrar polarisering, eller vågformsvinkel, för ljus som passerar genom den. Ljus passerar genom luft eller annat material som en serie vågor, kallad elektromagnetisk strålning, med egenskaperna för både elektriska och magnetiska fält. Enheten fungerar på principen att ljus som passerar genom ett kristall eller fast transparent material kommer att förändra polarisering om ett magnetfält finns.
Upptäckten av forskaren Michael Faraday 1845 var effekten av magnetfält på ljusvågor det första beviset på att ljus var en elektromagnetisk våg. Han fann att ändring av magnetfältstyrkan påverkade ljusets polarisationsvinkel. Namnet Faraday-effekten är detta basen för rotatorn, som använder den experimentella effekten i en praktisk anordning.
Ljus som passerar genom många material, inklusive glas och vatten, kan påverka polarisationsvinkeln utan att använda magnetfält. Denna effekt kallas optisk polarisering, och tillverkare av solglasögon utnyttjar detta genom att producera linser som blockerar andra polariserade vinklar än normalt ljus. Effekten av bländning minskas, eftersom reflekterat ljus från vatten eller byggnader har en annan polarisationsvinkel.
För att bygga en faraday-rotator omger en magnet ett transparent material. När ljus passerar genom får magnetfältet att ljusvågen vrids med en specifik mängd. Rotationsmängden kan bestämmas genom en ekvation som använder magnetfältstyrkan, kristallängden och materialets fasta konstant. Denna konstant är olika för alla material och förändras med temperatur; tabeller över konstanter publiceras för material vid olika temperaturer.
Laserutrustning använder ofta en gängse rotator som skyddsanordning för att förhindra reflekterad laserenergi i enheten. När en laser skapar en ljusstråle är den väldigt sammanhängande, vilket innebär att den innehåller ljus från en specifik vågform. När ljuset lämnar lasern reflekteras det ofta eller passerar annan utrustning och potentiellt kan något av ljuset reflekteras tillbaka till lasern. Att lägga till en faraday-rotator förhindrar detta, eftersom ljuset som passerar genom rotatorn är polariserat typiskt 45 ° från den ursprungliga strålen och inte kan reflektera tillbaka. Vinkeln kan varieras, men mer polarisering kräver ytterligare magnetfältstyrka.
En ytterligare fördel med en föråldradator är att ljus som passerar genom den och sedan återvänder i motsatt riktning inte roteras tillbaka. Om ljuset är polariserat 45 ° av rotatorn och sedan slår en spegel och återgår, kommer rotatorn att polarisera det ytterligare 45 °. Optiska polariseringsfilter, eller enheter som skapar specifika grader av polarisering för laboratoriebruk, kan dra fördel av denna effekt. Detta fungerar genom att reflektera en del av ljuset tillbaka genom rotatorn och skapa två ljusstrålar som är polariserade i olika vinklar.