《光学教案》PPT课件.ppt

1、6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,主要内容,1. 应力双折射光弹性效应,2. 电光效应,3. 磁光克尔效应,场致双折射：在机械（热）应力、电场、磁场等外场作用下，某些光学介质将从各向同性变为各向异性，或其固有的各向异性将发生改变。,场致双折射的特点：外场撤除后，双折射效应随之消失。,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.1 应力双折射光弹性效应,光弹性效应：各向同性介质由于外界机械应力的作用而引起的类似于单轴晶体的光学各向异性现象。,具有显著光弹性光学效应的材料：玻璃、塑料、环氧树脂、有机玻

2、璃等。,光轴方向：外力作用方向,应力光学定律：,(6.5-1),P：作用应力（压应力为正，no-ne0；拉应力为负，no-ne0）为应力光学常数,说明：光弹性效应给光学材料的加工带来很多不便。因为加工过程可能会给材料内部留下残余的机械应力。另外，在熔炼过程中，如果没有很好地使材料退火，也会在材料内部留下残余的热应力。,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,特点：当透明材料内部各处受力不均匀时，自各处透过的o光和e光的相位差不同。利用偏振光干涉原理，可获得与材料体内应力分布对应的干涉图样。应力大（小）的区域干涉条纹密集（稀疏）。通过分析干涉图样，可确定出材料内部各处受外力或内应

3、力作用的大小和方向。,(6.5-2),在侧向应力作用下，厚度均匀的平板可使透过的o光和e光产生相位差：,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.1 应力双折射光弹性效应,光弹性效应的应用：应力分析光弹性力学,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.1 应力双折射光弹性效应,受压环形树脂板,图6.5-1 受力结构模型引起的偏光干涉图样,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.1 应力双折射光弹性效应,巴黎圣母院飞拱结构的（受力）塑料模型偏振光干涉图样,(1) 克尔效应二次电光效应（非线性电光效应）,定义：某些各向同性介质因外

4、电场的作用而引起的的光学各向异性现象。,特点：响应时间极快（10-9s量级），且随外场的消失而消失。对于单向电场，介质呈现单轴晶体特性，光轴方向沿外电场作用方向。,双折射率差：,(6.5-3),n，n/：介质对振动方向平行和垂直于作用电场方向的线偏振光的折射率，分别相当于单轴晶体中的no和ne；l0：真空中波长；Kr：克尔系数；E：作用外电场强度。,常用克尔介质：苯、二硫化碳、三氯甲烷、水、硝基甲苯、硝基苯等。,应用：高速光开关、调制器。,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.2 电光效应,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.2 电光效应,

5、表6.5-1 几种材料的克尔系数,定义：某些各向异性介质（如单轴晶体）由于外场作用而引起的双折射率变化现象,特点：发生于无对称中心的晶体中，与克尔效应类似，响应时间极快，且可随外场的消失而消失。,感应双折射率差：正比于外电场的一次方线性电光效应。,常用材料：KDP、ADP、LiNbO3、BaTiO3等。,应用：高速光开关、光调制器。,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.2 电光效应,(2) 泡克耳斯效应线性电光效应,定义：各向同性介质在强磁场作用下出现的各向异性现象,特点：作用磁场的方向垂直于介质中光束的传播方向时，出现最大双折射率差,双折射率差：,(6.5-4),l0：真空中波长，C：磁光系数，H：磁场强度,应用：磁光调制器,6.5 场致双折射现象及其应用,6 光的双折射与光调制,6.5.3 磁光克尔