Магнитооптические датчики.
Действие их основано на магнитооптическом эффекте. Магнитооптический эффект- изменение оптических свойств вещества в зависимости от его намагничиваемости или от приложенного к нему магнитного поля.
Под оптическими свойствами следует понимать отражение, пропускание, поляризацию света и другие явления. Среди магнитооптических эффектов с изменением отражения или пропускания света различают эффект Фарадея и эффект Керра.
Вещества, в которых наблюдается магнитооптический эффект, называются магнитооптическими материалами. К ним относятся диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Среди них на практике особенно важны диамагнетики. Такие как, свинцовое стекло (структура аморфная), а также висмут содержащие - Bi12GeO20, Bi12SiO20(структура кристаллическая, кубическая).
Достоинствами висмут содержащих является слабая температурная зависимость характеристик.
Магнитооптический эффект Фарадея заключается в том, что под воздействием магнитного поля, вектор напряженности которого совпадает с направлением света, наблюдается поворот плоскости поляризации линейнополяризованного света, проходящего через вещество. Этот поворот плоскости поляризации на угол φ называют фарадеевским вращением.
Угол фарадеевского вращения φ при напряженности магнитного поля Н и длине взаимодействия L (длине светового пути в магнитооптическом веществе) выражается формулой: φ=vHL, где v – постоянная Верде, характеризует активность эффекта Фарадея в данном веществе.
Все вышеперечисленные магнитооптические материалы характеризуются различным значением постоянной Верде. По сути постоянная Верде является чувствительностью магнитооптического материала, так как чем она выше, тем на больший угол при прочих равных условиях осуществляется поворот плоскости поляризации света при одном и том же значении напряженности магнитного поля.
Как правило, при построении магнитооптических приборов стараются выбрать вещество, обладающее высоким значением постоянной Верде. Одним из таких материалов является эпитаксиальные пленки.
Рассмотрим схему наблюдения магнитооптического эффекта Фарадея:
1)-2)-3) – условные обозначения;
1 – источник света в виде лазера или лазерного диода;
2 – поляризатор;
3 – магнитооптическая ячейка Фарадея;
4 – магнитная силовая линия какого-то источника магнитного поля;
5 – вектор напряженности магнитного поля в точке А;
6 – анализатор;
7 – приемник оптического излучения (например, лавинный фотодиод);
8 – это n-ое число плоскостей поляризации луча когерентного света (на рис. а);
J0 – интенсивность света источника излучения;
JМ – интенсивность света на выходе анализатора, функционально-связанная с углом фарадеевского вращения φ по закону Малюса.
Свет на выходе источника излучения является когерентным. На выходе поляризатора имеем луч света, поляризованный только в одной плоскости.