4.3.1. Ефект Покельса. Ефект Кера

Для модуляції світлового й лазерного випромінювання застосовують здебільшого способи , які основані на явищі подвійного променезаломлення, що виникає під дією електричного поля в рідинах і кристалах. При цьому застосовують два ефекти: ефект Покельса й ефект Кера.

 

Відмінність між ними полягає в тому, що різниця між показниками заломлення для звичайного й незвичайного променів Лп в ефекті Покельса пропорційна напруженості електричного поля Е, прикладеного до речовини в

якій розповсюджується світло, а при ефекті Кера вона пропорційна Е 2 . На рис.4.7 показано схему установки для отримання амплітудної модуляції (А М) променя, що працює на ефекті Кера. Установка складається з комірки Кера, щознаходиться між схрещеними поляризатором Р і аналізатором Р' . Комірка Кера являє собою герметичну посудину з рідиною, в яку введені пластини конденсатора. Коли на пластини подається напруга, під дією однорідного електричного поля рідина набуває властивостей одноосного кристала з оптичною віссю, орієнтованою уздовж поля.

Різниця показників заломлення звичайного пз і незвичайного пн променів

An = п з - п н пропорційна      E 2,      An = k ■ E 2, (k- коефіцієнт

пропорційності).

На шляху l (де l - довжина пластини конденсатора) між звичайним та незвичайним променем виникає оптична різниця ходу

A = ( п з - п н ) l = k l E 2,

або різниця фаз

Aj = А/ 10 2 p = 2 p k / 10 1E 2 = 2 pB l E 2, (4.1) де 10 - довжина хвилі світла в вакуумі, B = k / Л0  - характерна для

даної речовини величина, яку називають стала Кера.

З відомих речовин найбільшою величиною В виділяється нітробензол (C6H5NO2). Його стала Кера залежить від температури і від частоти (або довжини хвилі) світла.

Ефект Кера пояснюється різною поляризованістю молекул за різними напрямками. При відсутності поля молекули орієнтовані хаотично, тому рідина в цілому ізотропна. Під дією поля молекули повертаються так, щоб у напрямку поля були орієнтовані або їх електричні (дипольні) моменти (у полярних молекул), або напрямки найбільшої поляризованості (у неполярних молекул). В результаті рідина стає оптично анізотропною. Орієнтуючій дії поля протидіє тепловий рух молекул. Цим пояснюється зменшення сталої В з підвищенням температури.