Вращатель Фарадея — это вращатель поляризации, основанный на эффекте Фарадея , магнитооптическом эффекте , включающем передачу света через материал при наличии продольного статического магнитного поля. Состояние поляризации (такое как ось линейной поляризации или ориентация эллиптической поляризации ) вращается, когда волна проходит через устройство, что объясняется небольшой разницей в фазовой скорости между левой и правой круговыми поляризациями . Таким образом, это пример кругового двойного лучепреломления , как и оптическая активность , но включает материал, обладающий этим свойством только в присутствии магнитного поля .
Круговое двупреломление, подразумевающее разницу в распространении между противоположными круговыми поляризациями, отличается от линейного двупреломления (или просто двупреломления , если термин не конкретизирован), которое также преобразует поляризацию волны, но не посредством простого вращения.
Состояние поляризации вращается пропорционально приложенному продольному магнитному полю согласно:
где - угол поворота (в радианах ), - плотность магнитного потока в направлении распространения (в теслах ), - длина пути (в метрах), где взаимодействуют свет и магнитное поле, и - постоянная Верде для материала. Эта эмпирическая константа пропорциональности (в единицах радиан на теслу на метр, рад/(Тл·м)) изменяется в зависимости от длины волны и температуры [1] [2] [3] и сведена в таблицу для различных материалов.
Вращение Фарадея является редким примером невзаимного оптического распространения. Хотя взаимность является основным принципом электромагнетизма , кажущаяся невзаимность в этом случае является результатом не рассмотрения статического магнитного поля, а только результирующего устройства. В отличие от вращения в оптически активной среде, такой как раствор сахара, отражение поляризованного луча обратно через тот же вращатель Фарадея не отменяет изменение поляризации, которому луч подвергся при своем прямом прохождении через среду, а фактически удваивает его. Затем, реализуя вращатель Фарадея с вращением на 45°, непреднамеренные отражения вниз по потоку от линейно поляризованного источника вернутся с поляризацией, повернутой на 90°, и могут быть просто заблокированы поляризатором ; это основа оптических изоляторов, используемых для предотвращения нежелательных отражений от нарушения оптической системы вверх по потоку (в частности, лазера).
Разница между вращением Фарадея и другими механизмами вращения поляризации заключается в следующем. В оптически активной среде направление поляризации закручивается или вращается в одном и том же направлении (например, как правый винт) для любого направления, таким образом, в случае плоского отражения первоначальное вращение меняется на противоположное, возвращая падающий луч к его первоначальной поляризации. С другой стороны, во вращателе Фарадея прохождение света в противоположных направлениях испытывает магнитное поле в противоположных направлениях относительно направления распространения, и поскольку вращение (относительно направления распространения) определяется магнитным полем (см. уравнение выше), это вращение противоположно между двумя направлениями распространения.
