磁光效应
磁性测量原理篇-5-磁光效应pdf
9.
10. “Spin Dynamics in Confined Magnetic Structures III”, by Burkard Hillebrands (Editor), Andre Thiaville (Editor), $225.00, 350 pages, Springer-Verlag; (September 15, 2004), ISBN: 3540201084
2c
Re(n− − n+ ) ≈
ω
2c ε
⋅ z0 ⋅ B
α F = V ⋅ l0 ⋅ B αF = K ⋅ l0 ⋅ M
V：Verdet constant，非磁性介质 K：Kundt constant，磁性介质
线偏振
M
O/E 椭圆偏振 光电转换 YIG
l0 石英玻璃 4.35 2.39 苯 9.25 5.06
右旋圆偏振光
1 E0 e − iω t 2
tan 2α =
' 1 E0 e − iω (t − n+l / c ) 2
2 Ex 0 E y 0 E −E
2 x0 2 y0
cos δ
E+ =
α= δ
1 2
磁光Faraday效应
Faraday旋转角αF：（l0为样品厚度 ）α =
F
法拉第效应2
ω z0
法拉第效应3
α F = V ⋅ l0 ⋅ B αF = K ⋅ l0 ⋅ M
磁光Kerr效应
Magnetic Optical Kerr Effect (MOKE)
1876年，Reverend J. C. Kerr Kerr J. C., J. Rep. Brit. Assoc. 5, (1876) 所有介质
磁光效应
图3 法拉第效应的唯象解释
如果磁场的作用是使右旋圆偏振光的传播速度 和左旋圆偏振光的传播速度 不等，于是通过厚度为 的介质后，便产生不同的相位滞后：
一、法拉第效应
实验表明，在磁场不是非常强时，如图1所示，偏振面旋转的角度 与光波在介质中走过的路程 及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量 成正比，即：
（1）
比例系数 由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔德（Verdet）常数。
费尔德常数 与磁光材料的性质有关，对于顺磁、弱磁和抗磁性材料（如重火石玻璃等）， 为常数，即 与磁场强度 有线性关系；而对铁磁性或亚铁磁性材料（如YIG等立方晶体材料）， 与 不是简单的线性关系。
（3）
所以
（4）
由（2）式得：
（5）
当 时， ，表示右旋；当 时， ，表示左旋。假如 和 的差值正比于磁感应强度 ，由（5）式便可以得到法拉第效应公式（1）。式中的 为单位长度上的旋转角，称为比法拉第旋转。因为在铁磁或者亚铁磁等强磁介质中，法拉第旋转角与外加磁场不是简单的正比关系，并且存在磁饱和，所以通常用比法拉第旋转 的饱和值来表征法拉第效应的强弱。(4)式也反映出法拉第旋转角与通过波长 有关，即存在旋光色散。
（37）
当 ， 时，磁光调制器输出最小光强，由式（33）知
（38）
由式（37）和（38）得
，
所以有
（39）
调制角幅度 为
（40）
由式（39）和（40）可以知道，测得磁光调制器的调制角幅度 ，就可以确定磁光调制器的光强调制深度 ，由于 随交变磁场 的幅度 连续可调，或者说随输入低频信号电流的幅度 连续可调，所以磁光调制器的光强调制深度 连续可调。只要选定调制频率 （如 ）和输入励磁电流 ，并在示波器上读出在 状态下相应的 和 （以格为单位）
磁光效应是非互易光子器件的充分条件
磁光效应是非互易光子器件的充分条件下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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磁光效应传感器原理和应用范围
磁光效应传感器原理和应用范围1. 引言嘿，大家好！今天我们要聊聊一个有趣的话题——磁光效应传感器。
别看这名字听起来复杂，其实它的原理和应用都是挺简单的，就像我们生活中的一杯水，表面平静，却有许多奥妙藏在里面。
磁光效应听起来像是科幻电影里的高科技玩意儿，但其实它就在我们身边，默默地为我们的生活和工业服务。
你准备好了吗？那咱们就开始吧！2. 磁光效应传感器的原理2.1 磁光效应是什么？首先，让我们来搞清楚什么是磁光效应。
简单来说，磁光效应就是当光线通过一个有磁场的物质时，它的传播方式会受到影响。
就像你在河边看鱼，水流的波动会改变你看到的鱼的样子，磁光效应也是如此。
这里面有个关键点，那就是光的偏振状态会因为磁场而改变，听起来是不是很酷？2.2 传感器的工作原理那么，传感器是怎么工作的呢？想象一下，你在海边用望远镜观察远方的船只。
这个望远镜就是我们的传感器，它能捕捉光线的变化。
磁光效应传感器利用材料对光的响应，能很敏锐地检测到周围环境的变化，比如磁场的强弱。
当外部磁场作用在传感器上时，传感器内部的光线就会发生变化，通过一些特殊的算法，我们就能把这些变化转化为可用的数据。
就像是将复杂的音乐简化成简单的旋律，既好听又易懂！3. 磁光效应传感器的应用范围3.1 工业领域说到应用，磁光效应传感器可谓是“无处不在”。
在工业领域，它们的身影可真是随处可见，简直就是工业界的小精灵。
比如在汽车制造中，这种传感器能够帮助检测汽车部件的磁场变化，确保安全性和稳定性。
想象一下，万一某个部件出现问题，那可是“前面一片狼藉”的大事！而有了这些传感器，汽车的安全性就能得到保障。
3.2 医疗领域除了工业，这种传感器在医疗领域的应用也越来越多。
想象一下，医生在给病人做检查时，如果能更精准地监测到病人的状态，那可真是“如虎添翼”啊！例如，在一些磁共振成像（MRI）设备中，磁光效应传感器可以帮助提高成像的清晰度和准确性。
通过精准的测量，医生能更好地诊断病情，给患者提供及时有效的治疗。
磁光效应实验报告
沈阳工业大学创新性实验报告实验课题: 磁光效应专业班级：XXXXXX姓名: XXX学号: XXXXXX****: **磁光效应实验【实验目的】1、了解法拉第效应产生的原因。
2、会用消光法检测磁光玻璃的费尔德常数。
3、学会用消光法检测磁光玻璃的费尔德常数能。
【实验仪器】半导体激光器、起偏器、电磁铁（螺线管）、检偏器、直流稳压电源、多量程电流表、光电功率计【实验原理】概述：1845年，法拉第（M.Faraday）在探索电磁现象和光学现象之间的联系时，发现了一种现象：当一束平面偏振光穿过介质时，如果在介质中，沿光的传播方向上加上一个磁场，就会观察到光经过样品后偏振面转过一个角度，即磁场使介质具有了旋光性，这种现象后来就称为法拉第效应。
法拉第效应第一次显示了光和电磁现象之间的联系，促进了对光本性的研究。
之后费尔德（Verdet）对许多介质的磁致旋光进行了研究，发现了法拉第效应在固体、液体和气体中都存在。
法拉第效应有许多重要的应用，尤其在激光技术发展后，其应用价值越来越受到重视。
，，从而减少光纤中器件表面反射是应用法拉第效应中偏振面的旋转只取决于磁场的方向，而与光的传播方向无关，这样使光沿规定的方向通过同时阻挡反方向传播的光光对光源的干扰；磁光隔离器也被广泛应用于激光多级放大和高分辨率的激光光谱，激光选模等技术中。
在磁场测量方面，利用法拉第效应驰豫时间短的特点制成的磁光效应磁强计可以测量脉冲强磁场、交变强磁场。
在电流测量方面，利用电流的磁效应和光纤材料的法拉第效应，可以测量几千安培的大电流和几兆伏的高压电流。
法拉第效应实验表明，在磁场不是非常强时，如图1所示，偏振面旋转的角度θ与光波在介质中走过的路程d及介质中的磁感应强度在光的传播方向上的分量B成正比，即：θVBd=比例系数V由物质和工作波长决定，表征着物质的磁光特性，这个系数称为费尔德（Verdet）常数。
费尔德常数V与磁光材料的性质有关，对于顺磁、弱磁和抗磁性材料（如重火石玻璃等），V为常数，即θ与磁场强度B有线性关系；而对铁磁性或亚铁磁性材料（如YIG等立方晶体材料），θ与B不是简单的线性关系。
磁光克尔 实验报告
磁光克尔实验报告引言磁光效应是指光波在磁场中传播时发生的旋光现象。
克尔效应是磁光效应的一种特殊现象，指的是在磁场中垂直于磁场方向的光波传播时，会发生旋光现象。
磁光克尔实验是用来研究磁光效应的一种常用实验方法，本实验旨在通过观察和测量克尔角来研究磁光克尔效应，并验证克尔关系式。
实验装置与原理实验装置主要由磁铁、起偏器、检偏器、光源、光阑、样品、读数器等组成。
光源经过起偏器后，成为偏振光，通过光阑后遇到样品，样品中的光将发生旋光，然后再通过检偏器，最后进入读数器进行测量。
克尔角是克尔效应的一个重要参数，定义为磁场方向与光轴方向（矩形截面晶体的主平面内）法线的夹角。
克尔角的大小直接与样品的性质及磁场的强弱有关。
实验步骤1. 将实验装置按照要求搭建好，调整起偏器和检偏器的角度，使其相互垂直。
2. 使用光源照射样品，调整磁铁的电流大小，观察检偏器的显示值，并记录下来。
3. 改变磁场的方向，逐渐增加电流大小，记录下检偏器的显示值。
4. 根据记录的数据绘制出克尔角随磁场强度的变化曲线。
数据处理与分析根据实验记录的数据，我们可以得到克尔角随磁场强度的变化曲线。
根据克尔关系式可以得到：K = V / (L * B)其中，K为克尔角，V为检偏器的显示值，L为样品的长度，B为磁场的强度。
通过绘制曲线，我们可以观察到克尔角随磁场强度的变化趋势。
一般来说，随着磁场强度的增加，克尔角会呈现出先增大后减小的趋势。
这是因为在磁场较弱时，磁光效应相对较小，克尔角较小；随着磁场强度的增加，磁光效应逐渐强化，克尔角也逐渐增大；当磁场达到一定强度后，由于样品本身的特性限制，克尔角开始减小。
结论通过本次实验，我们成功研究了磁光克尔效应，并验证了克尔关系式。
我们观察到克尔角随磁场强度的变化曲线，并根据该曲线得出了克尔角随磁场强度变化的一般规律。
此外，我们还了解到了磁光克尔效应在光学、材料学等领域的重要应用。
总的来说，本实验对我们深入理解磁光效应以及克尔效应的产生机制起到了重要的作用，为进一步研究相关领域的理论和应用提供了实验基础。
磁光晶体的法拉第效应
磁光晶体的法拉第效应法拉第效应是指在磁场中，光线通过磁光晶体时出现的偏振旋转现象。
磁光效应是许多材料中的一种特殊光学效应，它与磁场的强度和方向有关。
磁光晶体在磁场中产生的法拉第旋转是基于光的偏振态的改变。
磁光晶体是一种具有特殊光学性质的晶体材料。
通过控制磁场的强度和方向，可以改变光线的传播方向和偏振状态。
磁光晶体广泛应用于光通信、光存储和光信息处理等领域。
磁光晶体的法拉第效应是由磁光晶体的磁性和光学性质共同作用而产生的。
当光线通过磁光晶体时，光的偏振方向会发生变化，这种变化与磁场的强度和方向有关。
当外加磁场作用在磁光晶体上时，会引起晶格中的电子重新排列，从而影响光的传播。
磁光晶体的法拉第效应可以分为正法拉第效应和反法拉第效应。
正法拉第效应是指光的偏振方向与磁场的方向相同，光线在通过磁光晶体时逆时针旋转。
反法拉第效应是指光的偏振方向与磁场的方向相反，光线在通过磁光晶体时顺时针旋转。
正、反法拉第效应的大小与磁场的强度和磁光晶体的特性有关。
法拉第效应的大小可以通过法拉第转角来表示。
法拉第转角是指光线通过磁光晶体后偏振方向的改变角度。
法拉第转角与磁光晶体的长度、磁场的强度和偏振方向有关。
法拉第效应的强度与磁光晶体的磁感应强度成正比，与光线的波长和磁光晶体的厚度成反比。
磁光晶体的法拉第效应在光通信和光存储中有着重要的应用。
在光通信中，磁光晶体可以用作光调制器，通过控制磁场的强度和方向来调节光信号的传输速度和方向。
在光存储中，磁光晶体可以用来存储和读取光信号，通过磁场的作用来改变光信号的偏振方向和传播路径。
除了光通信和光存储，磁光晶体的法拉第效应还可以应用于光信息处理和激光器等领域。
在光信息处理中，磁光晶体可以用来处理光信号，实现光信号的调制、滤波和分析等功能。
在激光器中，磁光晶体可以用来调节激光器的输出功率和频率，实现激光器的稳定和调谐。
磁光晶体的法拉第效应是一种基于磁场的光学现象，通过控制磁场的强度和方向，可以改变光线的传播方向和偏振状态。
磁光效应
件。磁光材料及器件的研究从此进入空前发展时期，并在许多高新技领域获得了
广泛的应用。近几十年来，一门新型分支学科——磁光学(包括磁光效应、磁光 理论、磁光材料、磁光测量、磁光器件、磁光光谱学等)基本形成，以此为背景 的各种磁光材料及器件也显示了其独特的性能和广阔的应用前景，并引起了人们 浓厚的兴趣。
磁光效应的概念
磁致旋光材料
1、磁光玻璃 磁光玻璃因其在可见光和红外区具有很好的
透光性，且能够形成各种复杂的形状、拉制成光
纤因而在磁光隔离器、磁光调制器和光纤电流传 感器等磁光器件中有广泛的应用前景。 2、晶体薄膜 此类薄膜材料具有巨大的磁光效应、低的光吸收损耗及高的磁 光优值，被广泛应用于光录像、光复制、光存储和光信息处理的磁 光显示器。
克尔效应
线偏振光入射到磁光介质表面反射出去时，反射光偏振面相对
于入射光偏振面转过一定角度ΘK，此现象称之为克尔效应。
磁光克尔效应包括三种情况： （1）极向克尔效应。磁化强度M与介质表面垂直时的克尔效应（图 3-9A）。 （2）横向克尔效应。磁化强度M与介质表面平行，但垂直于光的入 射面时的克尔效应（如图３－9（B））。 （3）纵向克尔效应。磁化强度M既平行于介质表面又平行于光入射 面时的克尔效应（图3-9（C））。
在磁场的作用下，物质的电磁特性(如磁导率、磁化强度、磁畴结构等) 会发生变化，使光波在其内部的传输特性(如偏振状态、光强、相位、传输 方向等)也随之发生变化的现象称为磁光效应。 1. 法拉第效应 2. 克尔效应 3. 塞曼效应 4. 磁致双折射效应 磁圆振二向色性、磁线振二向色性、磁激发光散射、磁场光吸收、磁离子体 效应和光磁效应等。
法拉第效应
法拉第效应是指一束线偏振光沿外加磁场方向通过置于磁场中 的介质时，透射光的偏振化方向相对于入射光的偏振化方向转过一 定角度ΘF的现象，如图所示。通常，材料中的法拉第转角ΘF与样品 长度L和磁场强度H有以下关系： ΘF=HLV 其中，V为Verdet常数，是物质固有的比例系数,单位是min/(Oe·cm)
法拉第磁光效应原理
法拉第磁光效应原理
法拉第磁光效应原理是指在磁场中，光线通过介质传播时，由于磁场的存在而使得光的传播速度与传播方向发生变化的现象。
根据法拉第电磁感应定律和波动理论的推导，可以得到法拉第磁光效应的数学表达式。
在一个垂直于磁场方向的矩形截面内，自由电子受到洛伦兹力的作用，而引起了水平方向的加速度。
这导致了电子云的位移，进而改变了介质中的极化电荷分布。
当光线传播通过这个介质时，光的传播速度与传播方向会发生变化。
传播速度的变化与磁场的强度、介质的性质以及光波的频率有关。
传播方向的变化则与磁场的方向及光线入射的角度有关。
法拉第磁光效应的应用十分广泛。
通过改变磁场的强度，可以控制光线的传播速度和传播方向，这为光学器件的设计和调节提供了很大的便利。
例如，在光通信中，可以利用法拉第磁光效应来实现光信号的调制和解调；在固态激光器中，可以利用法拉第磁光效应来调节激光器的输出功率等。
此外，法拉第磁光效应还可以用于测量磁场的强度和方向，以及测量介质的电流密度等。
法拉第磁光效应
法拉第磁光效应法拉第磁光效应是一种通过外加电磁场方式产生旋光现象的实验现象，充分反应了光与物质之间的相互作用。
磁光效应在许多领域都有着广泛应用，如强磁场测量、磁光材料等。
【实验目的】了解法拉第磁光效应的基本规律；学习掌握使用光传感器及虚拟仪器软件测量Verdet 常数的方法。
【实验原理】磁光效应是指光与磁场中的物质，或光与具有自发磁化强度的物质之间相互作用所产生的各种现象，主要包括法拉第效应、科顿—穆顿效应、克尔磁光效应、塞曼效应和光磁效应等。
线偏振光透过放置磁场中的物质，沿着（或逆着）磁场方向传播时，光的偏振面发生旋转的现象称为法拉第磁光效应，也称法拉第旋转或磁圆双折射效应,简记为MCB 。
一般材料中，法拉第旋转（用旋转角ϕΔ表示）和样品长度l 、磁感应强度B 有以下关系V l B ⋅⋅=ΔϕV 是与物质性质、光的频率有关的常数,称为费尔德（Verde ）常数。
观察法拉第效应的装置如下图所示，由起偏器P1产生线偏振光，光线穿过带孔的电磁铁，沿着（或逆着）磁场方向透过样品，当励磁线圈中没有电流（无磁场）时，使检偏器P2的偏振方向与P1正交，这时发生消光现象。
这表明，振动面在样品中没有旋转，通过励磁电流产生强磁场后，则发现必须将P2的振动方向转过角ϕ，才出现消光，这表明，振动面在样品中转过了ϕ，这就是磁致旋光或法拉第效应。
用经典电子论处理介质色散的方法，可导出磁光效应的旋转角公式为： 12e dn lB m d ϕλλΔ=−其中：e 、m 为电子电荷和质量，λ为光波波长，dn d λ为无磁场时介质的色散，B 为磁场强度在光传播方向上的分量，l 为晶体的长度。
上式表明，磁致旋光角的大小除了与晶体的长度、磁场的大小成正比，还与入射光的波长、介质的色散有密切关系。
图1 法拉第磁光效应在本实验中，我们需要测量的是磁致旋光角ϕΔ与磁场B 、入射光波长λ之间的关系。
为了测量旋光角ϕΔ，将检偏镜P2安装在旋转支架中，旋转支架由步进电机带动，可带动偏振镜作360度旋转。