к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Эффект Поккельса

Эффект Поккельса - линейный электрооптич. эффект, состоящий в изменении показателей преломления света в кристаллах под действием внеш. электрич. поля пропорционально напряжённости электрич. поля Е. Следствием этого эффекта в кристаллах является двойное лучепреломление или изменение величины уже имеющегося двулучепреломления.

П. э. был впервые изучен Ф. Поккельсом (F. Ро-ckels) в 1893. Квадратичный и др. эффекты более высокого порядка много меньше П. э., однако в центро-симметричных средах П. э. обращается в нуль и осн. роль играет квадратичный Керра эффект.

Математически П. э. описывается изменением оптич. индикатрисы, кристалла (см. Кристаллооптика)- эллипсоида показателей преломления, к-рый в главной кристаллофиз. системе координат имеет вид

4001-16.jpg

Здесь4001-17.jpg- гл. оси кристалла, т. е. направления, вдоль к-рых векторы электрич. поля Е и электрич. индукции D параллельны друг другу,4001-18.jpg показатели преломления4001-19.jpgдля света, поляризованного вдоль осей х, у и z соответственно. Величины показателей преломления определяются распределением зарядов внутри кристалла. Наложение внеш. электрпч. поля, малого по сравнению с внутр. полем кристалла, приводит к перераспределению связанных зарядов и небольшой деформации ионной решётки, что сопровождается изменением показателей преломления и, следовательно, коэф. эллипсоида4001-20.jpgГл. оси нового эллипсоида в общем случае не будут совпадать с исходными гл. осями, ур-ние эллипсоида примет вид:

4001-21.jpg

В П. э., как эффекте линейном, рассматривается только линейная по полю Е часть изменения коэф. эллипсоида, поэтому

4001-22.jpg

где k = 1, 2...6; 4001-23.jpg-4001-24.jpg=4001-25.jpg- 0. Коэф. 4001-26.jpg наз. постоянными Поккельса и определяют величину П. э. в разл. кристаллах.

П. о. существует в средах, лишённых центральной симметрии, называемых пьезоэлектриками. Симметрия кристаллов накладывает определённые ограничения на постоянные Поккельса, часть из них обращается в нуль, нек-рые могут оказаться равными между собой. Материал считается обладающим значит. электрооптич. эффектом, если его коэф.4001-27.jpgпорядка4001-28.jpg Поэтому при обычных внеш. полях 4001-29.jpgВ/см линейное изменение показателя преломления составляет4001-30.jpg Это означает, что существенные изменения оптич. длины под действием П. э. могут быть получены только в тех случаях, когда длина кристалла в направлении распространения света4001-31.jpgв 4001-32.jpgраз превышает длину волны света.

П. э. широко применяется при создании разл. устройств управления оптич. излучением, таких, как модуляторы света ,дефлекторы, переключатели оптич. каналов и т. п. Обычно в этих устройствах используются кристаллы 4001-33.jpg 4001-34.jpg=4001-35.jpg см/В), 4001-36.jpg4001-37.jpg = 33·4001-38.jpgсм/В), 4001-39.jpg 4001-40.jpg= = 11·4001-41.jpgсм/В), 4001-42.jpg= 26,8-4001-43.jpgсм/В) и др.

Значит. увеличение постоянных Поккельса происходит в сегнетоэлектрич. кристаллах при приближении к точке Кюри. Из зависимости r63 от температуры для кристаллов 4001-44.jpg (рис. 1) видно, что в точке Кюри постоянные Поккельса увеличиваются в4001-45.jpgраз по сравнению с комнатной температурой, что позволяет снизить управляющие напряжения. Однако трудности охлаждения кристаллов и поддержания с высокой точностью их температуры ограничивают применение устройств, работающих при температуре, близкой к температуре Кюри. Сегнетоолектрики4001-46.jpg имеющие точки Кюри вблизи комнатной температуры и большие коэф.4001-47.jpgсм/В, непригодны, однако, для создания устройств управления светом по своим оптич. качествам.

На практике П. э. часто маскируется вторичным электрооптич. эффектом, обусловленным деформациями пьезокристалла при наложении электрич. поля за счёт обратного пьезооптического эффекта. Эти деформации из-за наличия фотоупругости приводят к изменению показателя преломления, к-рое складывается с первичным П. э. При наличии деформаций изменение коэф. эллипсоида (3) должно быть записано в виде

4001-48.jpg

где 4001-49.jpg- коэф. фотоупругости, 4001-50.jpg- компоненты деформации, 4001-51.jpg- проекции электрич. ноля на оси координат. Если к кристаллу не приложены внеш. напряжения, то деформации обусловлены только электрич. полем 4001-52.jpg где 4001-53.jpg- пьезоэлектрич. коэф. Подставив (5) в (4), имеем

4001-54.jpg

Выражение в скобках наз. низкочастотной постоянной Поккельса, т. к. именно эта величина измеряется при НЧ изменения электрич. поля. На очень высоких частотах деформации кристалла малы и имеет место только первичный П. э.

Особенно резко увеличиваются деформации на частотах, соответствующих собств. колебаниям кристалла. Когда частота внеш. электрич. поля совпадает с одной из собств. частот, деформации увеличиваются в Q раз, где Q - добротность соответствующего колебания. При таком резонансе электрооптич. коэф. может возрасти в 103 раз, что позволяет во столько же раз снизить управляющее напряжение. Однако это явление наблюдается в узкой полосе частот и сильно зависит от температуры. Для улучшения частотной характеристики широкополосной модуляции света с помощью П. э. приходится специально демпфировать собств. колебания электрооптич. кристалла, однако и в этом случае переход от низких частот к высоким сопровождается изменением постоянной Поккельса за счёт пьезоэффекта.

4001-55.jpg

На рис. 2 приведены зависимости4001-56.jpg и 4001-57.jpg для кристалла LiNb03 с размерами 41 X 3,3 X 3,3 мм3 от частоты, измеренные экспериментально. На низких частотах 4001-58.jpgопределяются суммой первичного и вторичного П. э. При этом для 4001-59.jpg оба эффекта имеют одинаковый знак, а для4001-60.jpg вторичный эффект имеет знак, противоположный первичному. Поэтому на высоких частотах4001-61.jpg больше своего квазистатич. значения, а 4001-65.jpg- меньше. На частотах около 0,6 МГц имеет место собств. резонанс кристалла. ВЧ-значение постоянных Поккельса обычно не меняется вплоть до частот4001-66.jpgГц, соответствующих частоте резонанса кристаллич. решётки.

4001-62.jpg

Рис. 2. Экспериментальная частотная зависимость постоянных Поккельса 4001-63.jpgи 4001-64.jpg для кристалла LiNbO3.

Литература по эффекту Поккельса

  1. Мустель Е. Р., Парыгин В. Н., Методы модуляции и сканирования света, М., 1970;
  2. Сонин А. С., Василевская А. С., Электрооптические кристаллы, М., 1971.

В. Н. Парыгин

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 27.02.2020 - 05:11: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> ПРОБЛЕМА КРИМИНАЛИЗАЦИИ ЭКОНОМИКИ - Карим_Хайдаров.
27.02.2020 - 05:09: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
27.02.2020 - 05:08: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Пешехонова - Карим_Хайдаров.
26.02.2020 - 06:25: ЭКОНОМИКА И ФИНАНСЫ - Economy and Finances -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
23.02.2020 - 19:17: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
23.02.2020 - 19:14: ПЕРСОНАЛИИ - Personalias -> WHO IS WHO - КТО ЕСТЬ КТО - Карим_Хайдаров.
19.02.2020 - 18:24: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Фурсова - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:50: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Сёрла и его последователей с магнитами - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:49: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Тиртхи - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:09: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Вихревые эффекты и вихревые теплогенераторы - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 19:06: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты Андрея Петровича Хрищановича - Карим_Хайдаров.
17.02.2020 - 18:48: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution