Hva er et Faraday Rotator?

September 12  by Eliza

En Faraday-rotator er en innretning uten bevegelige deler som forandrer polarisasjonen, eller bølgeform vinkel, av lys som passerer gjennom den. Lys passerer gjennom luft eller andre materialer, som en serie av bølger som kalles elektromagnetisk stråling, med egenskapene til både elektriske og magnetiske felt. Anordningen fungerer på prinsippet at lys som passerer gjennom en krystall eller fast gjennomsiktig materiale vil forandre polarisasjonen når et magnetisk felt er tilstede.

Oppdaget av forskere Michael Faraday i 1845, virkningen av magnetiske felter på lysbølger var det første bevis på at lyset var en elektromagnetisk bølge. Han fant at endring av den magnetiske feltstyrke påvirkes polariseringsvinkelen for lyset. Oppkalt Faraday-effekten, er dette grunnlaget for rotator, som bruker den eksperimentelle effekt i en praktisk enhet.

Lys som passerer gjennom mange materialer, inkludert glass og vann, kan ha polariseringsvinkelen påvirkes uten bruk av magnetfelt. Denne effekten kalles optisk polarisering, og produsenter av solbriller dra nytte av dette ved å produsere glass som blokkerer andre enn normalt lys polarisert vinkler. Effekten av blending er redusert, fordi reflektert lys fra vann eller bygninger vil ha en annen polarisasjon vinkel.

Å bygge en Faraday-rotator, omgir en magnet et gjennomsiktig materiale. Ettersom lyset passerer gjennom, det magnetiske felt bevirker at lysbølge å bli slått av en bestemt mengde. Mengden av rotasjon kan bestemmes ved en ligning som bruker den magnetiske feltstyrke, vil lengden av krystallen, og den Verdet konstant av materialet. Denne konstante er forskjellig for alle materialer og endringer med temperatur; tabeller av konstanter er publisert for materialer ved forskjellige temperaturer.

Laser utstyret bruker ofte en Faraday rotator som en beskyttelse enhet, for å hindre reflektert laser energi inn i enheten. Når en laser skaper en stråle av lys, er det svært koherent, noe som betyr at den inneholder lys av en bestemt bølgeform. Ettersom lyset forlater laseren, er det ofte blir reflektert eller passerer gjennom annet utstyr og eventuelt noe av lyset kan reflekteres tilbake til laseren. Tilsetning av et Faraday-rotator forhindrer dette, fordi det lys som passerer gjennom rotatoren er polarisert typisk 45 ° fra den opprinnelige stråle, og kan ikke reflektere tilbake. Vinkelen kan varieres, men mer polarisering krever ytterligere magnetisk feltstyrke.

En ytterligere fordel med en Faraday-rotator er at lys som passerer gjennom den, og deretter tilbake i motsatt retning ikke er dreiet tilbake. Hvis lyset er polarisert 45 ° ved rotator, og deretter treffer et speil og avkastning, vil rotator polarisere det ytterligere 45 °. Optiske polariseringsfiltre, eller enheter som skaper bestemte grader av polarisering for laboratoriebruk, kan dra nytte av denne effekten. Det fungerer ved å reflektere noe av lyset tilbake gjennom rotatoren, skaper to lysstråler som er polarisert i forskjellige vinkler.