Rotador Faraday - Faraday rotator

Mecanismo de polarização devido ao efeito Faraday. As linhas de campo são geralmente fechadas por meio de um ímã permanente ao redor do rotador.

Um rotador Faraday é um rotador de polarização baseado no efeito Faraday , um efeito magneto-óptico que envolve a transmissão de luz através de um material quando um campo magnético estático longitudinal está presente. O estado de polarização (como o eixo de polarização linear ou a orientação da polarização elíptica ) é girado conforme a onda atravessa o dispositivo, o que é explicado por uma ligeira diferença na velocidade de fase entre as polarizações circulares esquerda e direita . Portanto, é um exemplo de birrefringência circular , assim como a atividade óptica , mas envolve um material que só possui essa propriedade na presença de um campo magnético. A birrefringência circular, envolvendo uma diferença na propagação entre polarizações circulares opostas , é distinta da birrefringência linear (ou simplesmente birrefringência , quando o termo não é especificado) que também transforma a polarização de uma onda, mas não por meio de uma rotação simples.

O estado de polarização é girado em proporção ao campo magnético longitudinal aplicado de acordo com:

${\ displaystyle \ beta = VBd \!}$

onde é o ângulo de rotação (em radianos ), é a densidade do fluxo magnético na direção de propagação (em teslas ), é o comprimento do caminho (em metros) onde a luz e o campo magnético interagem e é a constante de Verdet para o material. Esta constante de proporcionalidade empírica (em unidades de radianos por tesla por metro, rad / (T · m)) varia com o comprimento de onda e a temperatura e é tabulada para vários materiais. ${\ displaystyle \ beta}$${\ displaystyle B}$${\ displaystyle d}$${\ displaystyle V}$

A rotação de Faraday é um raro exemplo de propagação óptica não recíproca. Embora a reciprocidade seja um princípio básico do eletromagnético , a aparente não reciprocidade neste caso é o resultado de não se considerar o campo magnético estático, mas apenas o dispositivo resultante. Ao contrário da rotação em um meio opticamente ativo , como uma solução de açúcar, refletir um feixe polarizado de volta através do mesmo rotador Faraday não desfaz a mudança de polarização que o feixe sofreu em sua passagem para frente pelo meio, mas na verdade o duplica. Então, ao implementar um rotador Faraday com uma rotação de 45 °, reflexões inadvertidas a jusante de uma fonte linearmente polarizada retornarão com a polarização girada em 90 ° e podem ser simplesmente bloqueadas por um polarizador ; esta é a base dos isoladores ópticos usados ​​para evitar que reflexos indesejados interrompam um sistema óptico a montante (particularmente um laser).

A diferença entre a rotação de Faraday e outros mecanismos de rotação de polarização é a seguinte. Em um meio opticamente ativo, a direção de polarização torce ou gira no mesmo sentido (por exemplo, como um parafuso destro) para qualquer direção, portanto, no caso de uma reflexão plana, a rotação original é invertida, retornando o feixe incidente ao seu original polarização. Por outro lado, em um rotador Faraday, a passagem da luz em direções opostas experimenta um campo magnético em direções opostas em relação à direção de propagação e, uma vez que a rotação (em relação à direção de propagação) é determinada pelo campo magnético (ver acima equação), essa rotação é oposta entre as duas direções de propagação.

Veja também

• Isolador óptico
• Filtro de linha atômica

Referências