实验四磁光调制实验

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1、44 实验四、磁光调制实验 实验目的 1.了解法拉第效应的工作原理；2.掌握磁光调制器件性能参数的测量方法； 实验原理 原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。对于不同的介质其振动面的旋转方向不同，顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或正旋介质，反之，则称为左旋或负旋介质。VlBcos 式中， 为振动面旋转的角度， l为光程， B为磁感应强度，为光线与磁场的夹角，V为比例

2、常数，称费尔德常数，单位rad/Tm，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性强弱的参量。对于给定的磁光介质，振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无关。这点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。就是说，天然旋光性物质，它的振动面旋转方向不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。例如，光线两次通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，振动面并没旋转。可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，其振动面的旋转角是叠加的。因此，在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可得到旋转角累加。图 1 磁光调制器结构简图磁

3、光调制器就是根据法拉第效应制成的，其结构见图67-1 。将磁光介质（铁钇石榴石Y3Fe5O12或三溴化铬CrBr3）置于激磁线圈中。在它的左右两边，各加一个偏振片。安装时，使它们的光轴彼此垂直。没有磁场时，自然光通过起偏振片变为平面偏振光通过磁光介质。达到检偏振片时，因振动面没有发生旋转，光因其振动方向与检偏振片的光轴垂直而被阻挡，检偏振片无光输出。有磁场时，入射于检偏振片的偏振光，因振动面发生了旋转，检偏振片则有光输出。光输出的强弱与磁致的旋转角有关。这就是磁光调制器的工作原理。45 实验仪器 CA9005系统控制主机1 台一维平移台1 只光学平台 600mm x 300mm 1 只二维调整

4、架1 只半导体激光器1 只支架5 只光电探测器1 只器件箱1 只偏振滤波器2 只紧固工具1 套小型电磁铁1 只连接线缆1 套磁旋光晶体1 只 仪器安装光路图 图 2 磁光调制实验光路图 实验仪器装置图 图 3 法拉第效应实验装置图 实验内容及步骤 1.消光法测量旋光玻璃B关系曲线a.按图 4 所示结构放置各光学器件，并调节支架高度至各光学器件等高同轴。b.将 635nm半导体激光器控制电缆连接至LDC ，设置 LDC工作模式为ACC ，设置驱动电流 Ic 为 30mA 。c.将电磁铁线圈接线端子连接至功率信号源输出PSG和 GND 。 置 PSG于低压电源模式(LVS) 。d.将 Si-PD 信号输出连接至PD.IN，测量时注意选择合适量程。46 e.将起偏器偏振方向调至与水平面平行，再将检偏器调至与其正交，记录检偏器刻度。f.从 0 开始设置励磁电压V，将检偏器调至输出光强极小，记录检偏器角度。g.0 至 15V 每隔 1V测一个点，记录相应的励磁电压V和检偏器角度。h.由励磁电压V求磁感应强度B ，由 计算偏转角 ，作旋光玻璃B关系曲线，求其费尔德常数。 （电磁铁磁感应强度与励磁电压关系为15.2mT/V）