法拉第磁致旋光效应及应用

本文简介了法拉第磁致旋光效应的物理学基础，以及由此原理研制的在自动化工程中常用的两种器件：磁光调制器、磁光隔离器。     

克尔磁光效应的经典理论分析

本文引入与自旋-轨道相互作用等有关的有效场概念,运用经典电磁场理论,推导了磁光克尔旋转的明确表达式.证明了各种磁光介质的极向克尔旋转θ_k的实部θ′_k和虚部θ″_k均与有效场H_i成正比,在铁磁性介质中近似与vM成正比,M为磁化强度,在亚铁磁性等介质中近似与(?)v_iM_i成正比,M_i为i次点阵的磁化强度.同时还证明了近似的横向克尔旋转θ_k~t与H_i~2正比;θ_k和θ_k~t的温度特性取决于H_i的温度特性.     

新型磁光调制器

介绍一种新型结构的磁光调制器。这种磁光调制器的显著优点是减小了磁光材料的温升, 从而减小了因温度效应引起的测量偏移。偏振角测量的实验表明, 其分辨力可达3.3×10- 7rad, 长期稳定性偏差为1.7×10- 6 rad     

电光与磁光效应的互补特性及其传感应用

研究了兼有电光效应和磁光效应的晶体内电光与磁光效应的互补特性及其传感应用. 在光强度调制条件下, 晶体中偏振光波的电光调制与磁光调制具有互相补偿的效果, 从而能够使输出光强度保持为一个固定值. 基于这种互补特性, 提出了一种利用单块闪烁锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂, BGO)晶体的电光补偿型光学电流(磁场)传感器, 其光学传感单元由两个偏振器和一块平行四边形BGO晶体组成. 该晶体自身能够产生π/2的光学相位偏置, 同时兼用作电流传感和电光补偿元件, 通过控制BGO晶体的外加电压, 能够实时补偿被测电流(磁场)变化引起的磁光旋转角和输出光强度的变化, 从而实现电流(磁场)的闭环光学测量. 实验测量了5.0 A范围内的工频交流电流, 所需要的电光补偿电压约为21.2 V/A, 补偿电压与被测电流之间具有良好的线性关系, 其非线性误差低于1.7%.     

固体材料的磁光效应及其应力、温度和色散特性

本文应用经典电磁场理论推导了磁光效应的基本关系式,运用有效场概念得到了适用于各种磁光介质情形的法拉第旋转θ的明确表达式.证明了θ与有效场H_(?)成正比关系并具有强的色散特性;在弱磁介质中外应力对θ具有明显的影响;逆磁性介质的费尔德常数V与温度T无关,有些顺磁性介质的费尔德常数V_p与磁化率x的比值V_p/X=G(1+RT);在反铁磁性和亚铁磁性介质中,θ与各次点阵磁化强度M_(?)有关,其温度特性不仅取决于次点阵磁化强度,而且取决于磁光系数与温度的依赖关系.计算结果与实验符合得很好.计算还表明,当光的传播方向与H_(?)方向垂直时,入射到磁光介质中的线偏振光会分解成一个椭圆偏振光和一个线偏振光,这种磁双折射的相位延迟率的实部和虚部均与H_(?)~2成正比.     

磁流体磁光特性的研究及其应用

研究稀磁液磁致双折射效应与磁液各参量及磁场的关系，并基于其磁光弛豫特性与载液粘度的关系（爱因斯坦方程）初步分析了磁液光纤磁光粘地性及其应用的可行性。     

一种高速率、高精度的全光纤偏振控制方法

提出了一种结构简单、高速率、高精度的全光纤偏振控制方法, 并对方案进行了详细的理论分析. 理论和实验结果表明:本方案可以自动补偿光纤系统由于环境变化使光纤发生形变产生的额外双折射效应, 提高了系统的抗干扰能力. 实验获得了31 dB消光比, 此方案有望在实际中得到广泛应用. 关键词： 光纤偏振控制器 双折射效应 法拉第旋转镜     

用量糖计改装的法拉第磁光效应实验装置

本文介绍一种用量糖计改装的法拉第磁光效应实验装置。磁光介质采用石榴石磁光薄膜。该实验装置结构紧凑、精度高、功耗低。     

法拉第旋转镜对旋转光纤磁光性能测量的影响

为了解决随机线性双折射对光纤磁光特性测量的影响,采用旋转光纤（SF）结合法拉第旋转镜（FRM）的测量方法,研究了FRM对旋转光纤磁光特性测量的影响。首先,从理论方面研究旋转光纤与FRM的引入如何减小光纤中的随机线性双折射对磁光特性测量的影响,并搭建基于FRM的旋转光纤磁光特性测试系统。当光源波长为1310 nm时,FRM作用前的旋转光纤费尔德常数都比未旋转光纤的大,且旋转光纤的节距越短,费尔德常数越大。特别是旋转光纤的节距为1.0 mm时,其费尔德常数为0.8304 rad/（T·m）,比未旋转光纤的费尔德常数[0.8029 rad/（T·m）]增大了约3.43%。当测试系统加入FRM后,不同光纤的费尔德常数测量值相较于未使用FRM的光纤费尔德常数测量值都有一定幅度的增大,尤其相比于节距为1.0 mm时的旋转光纤更进一步提高了7.50%,并且在FRM作用前后不同光纤费尔德常数测量值的均方差分别为0.99%和0.61%,说明FRM的引入提高了掺杂光纤费尔德常数的测量精度与稳定性。     

用表面磁光克尔原理测量薄膜材料的磁性参数

以表面磁光克尔原理为机理,测量薄膜材料的磁性参数,实验上求得了饱和状态下坡莫合金的克尔偏转角,并测出了其磁滞回线.     

磁光玻璃光纤的偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用

在磁光玻璃裸光纤偏振特性研究的基础上，研制磁光玻璃光纤，偏振特性及其在全光纤电流传感器中的应用。将采用模管法拉制成的磁光玻璃光纤置于亥姆霍兹线圈产生的磁场中，当线偏振光通过该光纤时，其偏振面旋转一定角度，把该角度转换成光信号的强度，然后再用仪器进行检测。通过对线偏振光偏振面在磁场中的偏振特性的测试与实验，提出用磁光玻璃光纤构成的全光纤电流传感器，可用于电流和磁场测试。     

一维磁光子晶体的法拉第效应

由于一维磁光子晶体能同时展示出很好的光透射率和法拉第旋转,故可用于实现小尺度的磁光隔离器。采用传输矩阵法研究了由磁光膜(Bi∶YIG)和电介质膜(Ta2O5,SiO2)构成的一维磁光子晶体,分别讨论了在垂直入射和斜入射条件下的法拉第效应,并给出了几种可行性结构,对磁光隔离器件的进一步改进设计具有一定的参考价值。     

谐振式光纤陀螺偏振噪声分析

谐振式光纤陀螺（R～FOG）是第二代光纤陀螺,其性能受各种噪声因素的影响。为提高谐振式光纤陀螺的性能,对谐振式光纤陀螺的瑞利背向散射、克尔效应、磁光法拉第效应和偏振态耦合等各种噪声进行了分析,并提出了对偏振态耦合噪声的解决方法。在此基础上,得到保偏光纤环旋转90°对接的谐振腔优化结构。该结构可以有效减小谐振腔的偏振噪声和磁光法拉第噪声,且可改善陀螺系统的温度特性。     

应用于光隔离器的一维磁光光子晶体结构探索

采用传输矩阵方法分析了一维磁光光子晶体.对不同结构参量下的磁光多层膜的光学性质进行了数值计算.得到了一种新颖实用的磁光多层膜结构,可用作实现光集成应用中的光隔离器的元件.典型磁光材料的厚度仅为2.13 μm,一维磁性光子晶体的总厚度仅为7.03 μm.     

用表面磁光克尔效应实验系统测量铁磁性薄膜的磁滞回线

用自制的表面磁光克尔效应实验系统开发了研究性近代物理实验,测出铁磁性薄膜的磁滞回线,并求得克尔旋转角和克尔椭偏率.     

法拉第效应实验中倍频现象的研究

通过对法拉第磁光效应实验中倍频现象的研究,指出了部分教材中关于倍频位置描述的疏漏,原因是由于其数学推导过程不严密.定义了"偏振夹角"θ0,并通过数学推导和实验分析证明了θ0为0和π2时会产生倍频现象.     

塞曼效应的发现

 荷兰物理学家塞曼(PieterLeeman,1865-1943)由于发现光谱的磁致分裂现象,与洛仑兹(H.A.Lorentz,1853-1928)共获1902年诺贝尔物理奖.塞曼坚持研究磁光效应是由于受到了法拉第的启示,因此我们首先介绍一下法拉第的工作.一、法拉第效应的发现大家都知道,法拉第是一位伟大的实验物理学家,他的一生对人类作了许多贡献,最重要的应该是电磁感应现象的发现.他本着自然力的统一性这一信念,坚持探索电与磁的联系,经过十年的反复试验,终于在1831年发现了一系列电磁感应现象,并且进一步总结得出了这些现象的基本规律.     

含Co_6Ag_(94)三明治结构的光学和磁光性质

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构(磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中)的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中,分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明,无论是双透射峰还是单透射峰情况,局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场,都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外,分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况,此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。     

含Co_6Ag_(94)三明治结构的光学和磁光性质EI北大核心CSCD

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构(磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中)的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中,分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明,无论是双透射峰还是单透射峰情况,局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场,都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外,分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况,此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。