Эффект Поккельса

В некоторых кристаллах при наложении внешнего электрического поля возникает двойное лучепреломление, которого нет в отсутствие поля, причем разность показателей преломления необыкновенного и обыкновенного лучей пропорциональна первой степени напряженности электрического поля. Это явление называется эффектом Поккельса.

Оптическая ось кристалла ориентируется параллельно лучу света, и напряженность внешнего электрического поля также коллинеарна этому направлению. Это можно осуществить либо взяв прозрачные электроды, либо проделав в центрах электродов маленькие отверстия. При наличии внешнего электрического поля возникает вторая оптическая ось, лежащая в плоскости, перпендикулярной первой оптической оси. Следовательно, индуцированная оптическая ось перпендикулярна направлению распространения света и относительно этой оси свет испытывает двойное лучепреломление. Для этой оси ,

где – постоянная. Ориентировка индуцированной оси в плоскости, перпендикулярной направлению луча света, зависит от ориентации кристалла. Разность потенциалов, которую необходимо приложить между электродами в эффекте Поккельса, примерно на порядок меньше разности потенциалов, необходимой для получения в эффекте Керра одинакового двойного лучепреломления (при равных расстояниях между электродами). Это является важным преимуществом эффекта Поккельса для практических применений. Например, значение для кристалла дигидрофосфата калия (КДР, формула КН₂РО₄) составляет около 3,6×10^–11 м/В, для ниобата лития – 3,7×10^–10 м/В. Эффект Поккельса столь же безынерционен, что и эффект Керра. Он используется для создания быстродействующих модуляторов света. Соответствующее устройство называется ячейкой Поккельса.

Эффект Поккельса возникает не только при приложении поля вдоль оптической оси кристалла, но и перпендикулярно ей. В первом случае говорят о продольном эффекте Поккельса, во втором – о поперечном. Однако в обоих случаях луч света должен распространяться в направлении оптической оси, которую кристалл имеет при отсутствии внешнего электрического поля.

При создании ячеек Поккельса поперечный эффект имеет определенное преимущество перед продольным. Во-первых, электроды расположены параллельно пучку света и расстояние между ними может быть сделано достаточно малым, а длина вдоль луча достаточно большой. Поэтому создать полуволновую ячейку можно при сравнительно небольшой разности потенциалов между электродами. При использовании продольного эффекта сдвиг фаз между обыкновенной и необыкновенной волнами для фиксированной разности потенциалов не зависит от длины ячейки. Потому что с увеличением длины уменьшается напряженность электрического поля. А сдвиг фаз остается неизменным. Поэтому увеличивать сдвиг фаз можно только в результате роста разности потенциалов между электродами. Во-вторых, технически проще осуществить ячейку с поперечным эффектом, чем с продольным. Поэтому обычно низковольтные ячейки Поккельса основаны на поперечном эффекте. Однако для создания высокоскоростных ячеек предпочтительнее использовать продольный эффект, поскольку в этом случае электроды имеют меньший размер и меньшую электроемкость, что облегчает достижение высоких скоростей изменения потенциалов.

Date: 2015-08-06; view: 671; Нарушение авторских прав