Vad är en Faraday -rotator?

En Faraday -rotator är en anordning utan rörliga delar som ändrar polarisationen, eller vågformvinkeln, av ljus som passerar genom den.Ljus passerar genom luft eller andra material som en serie vågor, kallad elektromagnetisk strålning, med egenskaperna hos både elektriska och magnetiska fält.Enheten fungerar enligt principen att ljus som passerar genom ett kristall eller fast transparent material kommer att förändra polarisering om ett magnetfält är närvarande.

Upptäckt av forskaren Michael Faraday 1845, effekten av magnetfält på ljusvågor var det första beviset att ljusvar en elektromagnetisk våg.Han fann att förändring av magnetfältstyrkan påverkade ljusets polarisationsvinkel.Med namnet Faraday -effekten är detta grunden för rotatorn, som använder den experimentella effekten i en praktisk anordning.

Ljus som passerar genom många material, inklusive glas och vatten, kan ha polarisationsvinkeln påverkad utan användning av magnetfält.Denna effekt kallas optisk polarisering, och tillverkare av solglasögon drar nytta av detta genom att producera linser som blockerar polariserade vinklar än normalt ljus.Effekten av bländning reduceras, eftersom reflekterat ljus från vatten eller byggnader kommer att ha en annan polarisationsvinkel.

För att bygga en Faraday -rotator omger en magnet ett transparent material.När ljuset passerar, får magnetfältet att ljusvågen vrids av en specifik mängd.Mängden rotation kan bestämmas med en ekvation som använder magnetfältstyrkan, kristallens längd och materialets verdetkonstant.Denna konstant är annorlunda för alla material och förändringar med temperatur;Tabeller över konstanter publiceras för material vid olika temperaturer.

Laserutrustning använder ofta en Faraday -rotator som skyddsanordning för att förhindra reflekterad laserenergi i enheten.När en laser skapar en ljusstråle är den mycket sammanhängande, vilket innebär att den innehåller ljus från en specifik vågform.När ljuset lämnar lasern reflekteras det ofta eller passerar genom annan utrustning och potentiellt kan en del av ljuset återspeglas tillbaka till lasern.Att lägga till en Faraday -rotator förhindrar detta, eftersom ljuset som passerar genom rotatorn är polariserad vanligtvis 45 deg;från den ursprungliga strålen och kan inte reflektera tillbaka.Vinkeln kan varieras, men mer polarisering kräver ytterligare magnetfältstyrka.

En ytterligare fördel med en Faraday -rotator är att ljus som passerar genom det och sedan återgår i motsatt riktning inte roteras tillbaka.Om ljuset är polariserat 45 deg;av rotatorn och slår sedan en spegel och återvänder, rotatorn kommer att polarisera den ytterligare 45 deg;.Optiska polariserande filter eller enheter som skapar specifika grader av polarisering för laboratorieanvändning kan dra fördel av denna effekt.Detta fungerar genom att reflektera lite av ljuset genom rotatorn och skapa två ljusstrålar som är polariserade i olika vinklar.