Elektrooptický efekt - Electro-optic effect
An elektrooptický efekt je změna optických vlastností materiálu v reakci na elektrické pole která se pomalu mění ve srovnání s frekvencí světla. Termín zahrnuje řadu odlišných jevů, které lze dále rozdělit
- a) změna vstřebávání
- Elektroabsorpce: obecná změna absorpčních konstant
- Franz-Keldyshův efekt: změna absorpce zobrazená u některých objemových polovodičů
- Kvantově omezený Starkův efekt: změna absorpce v některém polovodiči kvantové jamky
- Elektrochromní účinek: vytvoření absorpčního pásma při některých vlnových délkách, které vede ke změně barvy
- b) změna index lomu a permitivita
- Pockelsův efekt (nebo lineární elektrooptický efekt): změna indexu lomu lineárně úměrná elektrickému poli. Pouze některé krystalické pevné látky vykazují Pockelsův efekt, protože vyžaduje nedostatečnou inverzní symetrii
- Kerrův efekt (nebo kvadratický elektrooptický efekt, efekt QEO): změna indexu lomu úměrná druhé mocnině elektrického pole. Všechny materiály zobrazují efekt Kerr s různou velikostí, ale je obecně mnohem slabší než efekt Pockels
- elektro-gyrace: změna v optická aktivita.
- Efekt lomu elektronů nebo EIPM
V prosinci 2015 se teoreticky předpokládalo, že budou existovat další dva elektrooptické efekty typu (b) [1] ale dosud nebyly experimentálně pozorovány.
Změny absorpce mohou mít silný vliv na index lomu vlnových délek blízko absorpční hrany v důsledku Kramers-Kronigův vztah.
Při použití méně přísné definice elektrooptického efektu umožňujícího také elektrická pole kmitající na optických frekvencích lze zahrnout také nelineární absorpce (absorpce závisí na intenzitě světla) do kategorie a) a optický efekt Kerr (index lomu závisí na intenzitě světla) do kategorie b). V kombinaci s fotoefekt a fotovodivost, elektrooptický efekt vede k fotorefrakční účinek.
Termín "elektrooptický" je často chybně používán jako synonymum pro "optoelektronický ".
Hlavní aplikace
Elektrooptické modulátory
Elektrooptický modulátory jsou obvykle vyrobeny z elektrooptických krystalů vykazujících Pockelsův efekt. Vysílaný paprsek je fázově modulovaný s elektrickým signálem aplikovaným na krystal. Modulátory amplitudy lze postavit umístěním elektrooptického krystalu mezi dva lineární polarizátory nebo v jedné cestě a Mach – Zehnderův interferometr.Dodatečně, Modulátory amplitudy mohou být konstruovány odkloněním paprsku dovnitř a ven z malého otvoru, jako je vlákno. Tento design může být nízký ztrátový (<3 dB) a nezávislý na polarizaci v závislosti na konfiguraci krystalu.
Elektrooptické deflektory
Využívají se elektrooptické deflektory hranoly elektrooptických krystalů. Index lomu se mění pomocí Pockelsova jevu, čímž se mění směr šíření paprsku uvnitř hranolu. Elektrooptické deflektory mají pouze malý počet rozlišitelných míst, ale mají rychlou dobu odezvy. V současné době je k dispozici několik komerčních modelů. Je to kvůli konkurenci akustooptický deflektory, malý počet rozlišitelných míst a relativně vysoká cena elektrooptických krystalů.
Senzory elektrooptického pole
Elektrooptický Pockelsův efekt v nelineárních krystalech (např.KDP, BSO, K * DP) lze použít pro snímání elektrického pole pomocí technik modulace stavu polarizace. V tomto scénáři vede neznámé elektrické pole k polarizační rotaci laserového paprsku šířící se elektrooptickým krystalem; začleněním polarizátorů pro modulaci intenzity světla dopadající na fotodiodu lze z získané napěťové stopy rekonstruovat časově rozlišené měření elektrického pole. Protože signály získané z krystalických sond vgccthe jsou optické, jsou neodmyslitelně odolné proti snímání elektrického šumu, lze je tedy použít pro měření nízkošumového pole i v oblastech s vysokou úrovní elektromagnetického šumu v blízkosti sondy. Protože polarizační rotace v důsledku Pockelsova efektu se lineárně mění s elektrickým polem, absolutní získává se měření pole bez nutnosti numerické integrace pro rekonstrukci elektrických polí, jako je tomu u běžných sond citlivých na časovou derivaci elektrického pole.
Elektrooptická měření silných elektromagnetických pulzů z intenzivních interakcí laseru a hmoty byla prokázána jak v nanosekundových, tak v pikosekundových (subpetawattových) režimech laserových pulsních ovladačů. [2][3]
Reference
- ^ Castles, F. (03.12.2015). "Lineární elektrooptické efekty způsobené prostorovou disperzí vysokého řádu". Fyzický přehled A. Americká fyzická společnost (APS). 92 (6): 063804. arXiv:1503.04103. doi:10.1103 / physreva.92.063804. ISSN 1050-2947.
- ^ Consoli, F .; De Angelis, R .; Duvillaret, L .; Andreoli, P.L .; Cipriani, M .; Cristofari, G .; Di Giorgio, G .; Ingenito, F .; Verona, C. (15. června 2016). „Časově rozlišená absolutní měření elektrooptickým účinkem obrovských elektromagnetických pulsů v důsledku interakce laser-plazma v nanosekundovém režimu“. Vědecké zprávy. 6 (1): 27889. Bibcode:2016NatSR ... 627889C. doi:10.1038 / srep27889. PMC 4908660. PMID 27301704.
- ^ Robinson, T. S .; Consoli, F .; Giltrap, S .; Eardley, S. J .; Hicks, G. S .; Ditter, E. J .; Ettlinger, O .; Stuart, N. H .; Notley, M .; De Angelis, R .; Najmudin, Z .; Smith, R. A. (20. dubna 2017). „Nízkošumové časově rozlišené optické snímání elektromagnetických pulsů z interakcí petawattového laseru a hmoty“. Vědecké zprávy. 7 (1): 983. Bibcode:2017NatSR ... 7..983R. doi:10.1038 / s41598-017-01063-1. PMC 5430545. PMID 28428549.
Tento článek zahrnujepublic domain materiál z Obecná správa služeb dokument: „Federální norma 1037C“. (na podporu MIL-STD-188 )