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图1 系统结构简图
1.2 系统的理论基础
1.2.1 沃拉斯顿(Wollaston)棱镜
沃拉斯顿棱镜由两块直角方解石的棱镜胶合而成,它们的光轴互相垂直,如图2所示。自然光垂直入射到棱镜端面,因为方解石对o光e光折射率不同,故在第一块棱镜中o光e光速度不同;因为是垂直入射,故传播方向相同。由于两块棱镜光轴垂直,o光与e光在后一块棱镜里发生转化。由于方解石的 ,o光在通过界面时是由光密介质到光疏介质,所以偏离界面法线传播;而e光在界面上的折射光则由光疏介质进入光密介质,因此靠近界面法线传播。这两束线偏振光在射出棱镜时都是从光密介质到光疏介质,沿远离法线方向再偏折一次。这样,从沃拉斯顿棱镜射出的是分开一定角度,且光矢量互相垂直的两束线偏振光[3]。
图2 沃拉斯顿棱镜
1.2.2 法拉第磁光效应
起偏器 入射光 磁光介质 透射光 检偏器
磁光效应原理图
1846年,法拉第发现,线偏振光通过加有强磁场的某些介质时,其偏振面会发生旋转,这就是法拉第效应,或者称磁致旋光效应,如图3所示。该效应只是表明磁场与介质之间存在相互作用,并不表明磁场与光波之间存在相互作用。
研究发现:入射光矢量旋转的角 与光通过旋光材料的光程长 和磁场强度 成正比,即
(1)
其中, 叫费尔德常数,是与物质性质有关的常数,与波长有关,故选取材料需要与波长相匹配;一般情况下还应考虑旋光材料的通光率 ,即
(2)
1.2.3 马吕斯定律
一束自然光通过偏振器后,出射光变为线偏振光,光矢量的振动方向为偏振器的透光轴方向。出射光再通过一检偏器,则最后的光强由两器件透光轴的夹角决定,即
(3)
1.3 系统的工作原理
由于光纤材料在通电导线激发的磁场作用下产生Faraday效应,在其中传输的线偏振光的偏振面发生旋转,即 。载流直导线产生的磁场满足Ampere环路定律
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