磁光调制实验
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6
交流磁光调制
为起偏器P与检偏器A主截面之间的夹角,I0为光强的幅值,
当线圈通以交流电信号 设调制线圈产生的磁场为
i i0 sint BB0sint
则介质相应地会产生旋转角 0sint
设起偏器与检偏器的夹角为 ,初始入射光强为 I0 A02 ,则
从检偏器输出的光强为:
I I 0 c2 o s I 2 0 1 c2 o s I 2 0 1 c2 o 0 si t n
7
I I 0 c2 o s I 2 0 1 c2 o s I 2 0 1 c2 o 0 si t n
公式中:
为起偏器和检偏器的夹角;
为调制深度控制的角度;
II201co2s0si nt
▪ 当=90°时,上式变为:
I I 2 0[ 1 c o s (20 s int)] I0 s in 2 (0 s int)
Experiment of Magneto-optic Modulation
1
实验目的
➢ 了解磁光调制实验原理; ➢ 研究磁场与光场相互作用的物理过程; ➢ 测量磁光效应的旋光特性和调制特性。
2
实验原理
磁光效应:
当平面偏振光穿透某种介质时,若在沿平 行于光的传播方向施加一磁场,光波的偏振面会发生
和直流励磁开关处于“关”状态,调节起偏器, 使通过起偏器后的光强较强; (3) 调节检偏器,起偏检偏正交,消光,输出 光强值小于0.1
16
(4)插入磁光调制器,使激光束正射透过。 打开调制加载开关,将调制幅度和解调幅 度调至最大。再次仔细调节检偏器粗调盘, 使接收光强接近于0(达到最小,应该在 0.1以下),这时PA;同时观察示波器, 解调波形幅度最小时出现倍频现象,即解 调信号频率是调制信号频率的两倍。
▪ 当=0°时,上式变为: :
I I 2 0[1 c o s (20 s int)] I0c o s 2 (0 s int)
▪ 可以得到倍频分量,条件是: =0°或90°
9
磁光调制的基本参量
➢ 调制深度
Imax Imin
Imax Imin
▪ 式中Imax和Imin,分别为调制输出光强的最大
l 激励电源
4
磁光效应的应用
▪ 利用磁光效应在激光技术中可制成磁光调制器、 磁光开关、磁光隔离、磁光偏转器、磁光环行器、 磁光衰减器等功能性磁光器件 ,其中磁光调制 器最为典型。磁光调制器又分为直流磁光调制器 和交流磁光调制器。世界上任何透明物质都具有 法拉第效应,利用法拉第效应可以研究物质的能 谱结构知识。
旋转,实验表明其旋转角 正比于外加的磁场强度B,
这种现象称为法拉第(Fmday)效应,也称磁致旋光效 应,简称磁光效应。即:
lB
式中l为光波在介质中的路径, 为表征磁致旋光
效应特征的比例系数,称为维尔德(Vedet)常数。
3
磁光效应系统示意图
激光电源
起偏器P
励磁线圈
LASER
检偏器A 出射光
磁光介质
和最小值 ImaxIminCO2S
ImaxImin
➢ 调制角幅度θ
012co1sIIm maa xx IIm miinn
10
实验仪器及注意事项
➢ 检偏与光电接受组件
锥体可调圆盘用以粗调检偏器的角度,在交流调制时 调节,后面的精密测微量角器,用以细调检偏器的旋角, 在直流调节时用。
11
➢实验仪前面板 注意:做交流调制时,先将“直流励磁”置
5
直流磁光调制
▪ 直流线圈产生稳恒磁场; ▪ 当线偏振光平行于外磁场入射磁光介质的表面,
穿过厚度为 l 的介质后,光波的偏振面会发生旋 转,实验表明其旋转角 正比于外加的磁场强度
B: lB
由此可以看出,在直流磁光调制中,维尔德常数。是常量, l是磁光晶体长度是常量。旋转角与磁场强度B的关系是?在
这个实验中,我们能测出B吗?
• 消光法:起、检偏器透光轴垂直时,消光;加直流磁光调 制,光偏转一角度,则消光现象消失;再转动检偏器出现 消光,此时,检偏器转过的角度就是磁光调制使光偏振面 旋转的角度。
• 交流倍频法测直流磁光调制:以交流磁光调制出现的标准 倍频现象做为基准,检偏器只有在直流调制消光位置时, 才出现倍频信号(此倍频信号可以通过示波器观察,灵敏 度高于光强),由此可用示波器上出现的倍频信号来精确 确定直流调制消光位置。通过调节检偏器,重复出现的标 准倍频现象来判断磁致旋转角变化角度。
于“关”,否则,长时间加电过热发烫甚至烧坏。
12
➢主控单元后面板 注意:“调制输出”输出的是交流信号 “励磁输出”输出的是直流流信号 两接口不要接反,否则会烧坏线圈
13
实验内容及测试方法
▪ 调出磁光调制倍频现象 ▪ 测出直流磁光调制θ∽I曲线
方法一:消光法:直接消光法测量。 方法二:交流倍频法 采用在交流磁光调制下出现的标准倍频现象 做为基准,通过示波器波形间接测量消光位 置。
现象消失,再细调检偏器的精密测角器使光强读 数恢复近于0,重新出现倍频现象,记下前后测
角器度盘读数 2,其差值绝对值| 2- 1|即为 偏振面的源自文库角 。
18
直流调制数据记录
初始角 1=
直流电流IDC(A)
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
2
偏转角 = | 2- 1|
作 ∽B (IDC)曲线。IDC通过励磁电流表读出 。
IDC单位:A
19
读数问题
▪ 顺时针转时:读数应为0°,1°, 2°,……
▪ 逆时针转时:读数应为90°,89°, 88°,……
• 交流倍频法相对于消光法,现象明显,检偏器位置准确,
能精确测定 ∽B的关系。
15
实验内容及主要步骤
1、打开调制幅度和解调幅度开关,将二者均调 到最大(解调幅度始终保持最大,保证实验成 功率)
2、光路准直 3、交流调制调节: (1)检偏器的精密测角器盘预置在0位;
(2)插入起偏器(P),仪器电源打开,调制加载
注意:为了调出倍频现象,应该把调制幅度 和解调幅度先调到最大,调出倍频后再根 据需要减小。
17
4、直流磁光调制
(1)在交流磁光调制倍频状态下,将励磁电 磁铁(M)置于光具座上,粗调盘不得再转动,记
录精密测角器读数为 1 ;
(2)开启直流励磁开关,适当增加励磁强度,
使励磁线圈通以直流电流IDC ,此时原来的倍频
交流磁光调制
为起偏器P与检偏器A主截面之间的夹角,I0为光强的幅值,
当线圈通以交流电信号 设调制线圈产生的磁场为
i i0 sint BB0sint
则介质相应地会产生旋转角 0sint
设起偏器与检偏器的夹角为 ,初始入射光强为 I0 A02 ,则
从检偏器输出的光强为:
I I 0 c2 o s I 2 0 1 c2 o s I 2 0 1 c2 o 0 si t n
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I I 0 c2 o s I 2 0 1 c2 o s I 2 0 1 c2 o 0 si t n
公式中:
为起偏器和检偏器的夹角;
为调制深度控制的角度;
II201co2s0si nt
▪ 当=90°时,上式变为:
I I 2 0[ 1 c o s (20 s int)] I0 s in 2 (0 s int)
Experiment of Magneto-optic Modulation
1
实验目的
➢ 了解磁光调制实验原理; ➢ 研究磁场与光场相互作用的物理过程; ➢ 测量磁光效应的旋光特性和调制特性。
2
实验原理
磁光效应:
当平面偏振光穿透某种介质时,若在沿平 行于光的传播方向施加一磁场,光波的偏振面会发生
和直流励磁开关处于“关”状态,调节起偏器, 使通过起偏器后的光强较强; (3) 调节检偏器,起偏检偏正交,消光,输出 光强值小于0.1
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(4)插入磁光调制器,使激光束正射透过。 打开调制加载开关,将调制幅度和解调幅 度调至最大。再次仔细调节检偏器粗调盘, 使接收光强接近于0(达到最小,应该在 0.1以下),这时PA;同时观察示波器, 解调波形幅度最小时出现倍频现象,即解 调信号频率是调制信号频率的两倍。
▪ 当=0°时,上式变为: :
I I 2 0[1 c o s (20 s int)] I0c o s 2 (0 s int)
▪ 可以得到倍频分量,条件是: =0°或90°
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磁光调制的基本参量
➢ 调制深度
Imax Imin
Imax Imin
▪ 式中Imax和Imin,分别为调制输出光强的最大
l 激励电源
4
磁光效应的应用
▪ 利用磁光效应在激光技术中可制成磁光调制器、 磁光开关、磁光隔离、磁光偏转器、磁光环行器、 磁光衰减器等功能性磁光器件 ,其中磁光调制 器最为典型。磁光调制器又分为直流磁光调制器 和交流磁光调制器。世界上任何透明物质都具有 法拉第效应,利用法拉第效应可以研究物质的能 谱结构知识。
旋转,实验表明其旋转角 正比于外加的磁场强度B,
这种现象称为法拉第(Fmday)效应,也称磁致旋光效 应,简称磁光效应。即:
lB
式中l为光波在介质中的路径, 为表征磁致旋光
效应特征的比例系数,称为维尔德(Vedet)常数。
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磁光效应系统示意图
激光电源
起偏器P
励磁线圈
LASER
检偏器A 出射光
磁光介质
和最小值 ImaxIminCO2S
ImaxImin
➢ 调制角幅度θ
012co1sIIm maa xx IIm miinn
10
实验仪器及注意事项
➢ 检偏与光电接受组件
锥体可调圆盘用以粗调检偏器的角度,在交流调制时 调节,后面的精密测微量角器,用以细调检偏器的旋角, 在直流调节时用。
11
➢实验仪前面板 注意:做交流调制时,先将“直流励磁”置
5
直流磁光调制
▪ 直流线圈产生稳恒磁场; ▪ 当线偏振光平行于外磁场入射磁光介质的表面,
穿过厚度为 l 的介质后,光波的偏振面会发生旋 转,实验表明其旋转角 正比于外加的磁场强度
B: lB
由此可以看出,在直流磁光调制中,维尔德常数。是常量, l是磁光晶体长度是常量。旋转角与磁场强度B的关系是?在
这个实验中,我们能测出B吗?
• 消光法:起、检偏器透光轴垂直时,消光;加直流磁光调 制,光偏转一角度,则消光现象消失;再转动检偏器出现 消光,此时,检偏器转过的角度就是磁光调制使光偏振面 旋转的角度。
• 交流倍频法测直流磁光调制:以交流磁光调制出现的标准 倍频现象做为基准,检偏器只有在直流调制消光位置时, 才出现倍频信号(此倍频信号可以通过示波器观察,灵敏 度高于光强),由此可用示波器上出现的倍频信号来精确 确定直流调制消光位置。通过调节检偏器,重复出现的标 准倍频现象来判断磁致旋转角变化角度。
于“关”,否则,长时间加电过热发烫甚至烧坏。
12
➢主控单元后面板 注意:“调制输出”输出的是交流信号 “励磁输出”输出的是直流流信号 两接口不要接反,否则会烧坏线圈
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实验内容及测试方法
▪ 调出磁光调制倍频现象 ▪ 测出直流磁光调制θ∽I曲线
方法一:消光法:直接消光法测量。 方法二:交流倍频法 采用在交流磁光调制下出现的标准倍频现象 做为基准,通过示波器波形间接测量消光位 置。
现象消失,再细调检偏器的精密测角器使光强读 数恢复近于0,重新出现倍频现象,记下前后测
角器度盘读数 2,其差值绝对值| 2- 1|即为 偏振面的源自文库角 。
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直流调制数据记录
初始角 1=
直流电流IDC(A)
0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
2
偏转角 = | 2- 1|
作 ∽B (IDC)曲线。IDC通过励磁电流表读出 。
IDC单位:A
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读数问题
▪ 顺时针转时:读数应为0°,1°, 2°,……
▪ 逆时针转时:读数应为90°,89°, 88°,……
• 交流倍频法相对于消光法,现象明显,检偏器位置准确,
能精确测定 ∽B的关系。
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实验内容及主要步骤
1、打开调制幅度和解调幅度开关,将二者均调 到最大(解调幅度始终保持最大,保证实验成 功率)
2、光路准直 3、交流调制调节: (1)检偏器的精密测角器盘预置在0位;
(2)插入起偏器(P),仪器电源打开,调制加载
注意:为了调出倍频现象,应该把调制幅度 和解调幅度先调到最大,调出倍频后再根 据需要减小。
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4、直流磁光调制
(1)在交流磁光调制倍频状态下,将励磁电 磁铁(M)置于光具座上,粗调盘不得再转动,记
录精密测角器读数为 1 ;
(2)开启直流励磁开关,适当增加励磁强度,
使励磁线圈通以直流电流IDC ,此时原来的倍频