FZM450 Elektro-Optik. 8.Hafta

Transkript

1 FZM450 Elektro-Optik 8.Hafta Elektro-Optik 008 HSarı 1

2 8. Hafta Ders İçeriği Elektro-Optik Elektro-optik Etki Pockel Etkisi Kerr Etkisi Diğer Optik Etkiler Akusto-Optik Etki Mağeto-Optik Etki 008 HSarı

3 Elektro-Optik Etki Elektro-Optik etki: Pockel ve Kerr Etkisi Uygulaa dış elektrik alaı bir foksiyou olarak kırılma idisideki değişme 1 Δ( ) = re + PE V V=Ed Pockel Etkisi Kerr Etkisi Burada r doğrusal elektro-optik sabit (Pockel Sabiti) P karesel elektro-optik sabittir (Kerr Sabiti) Katılarda re ile ilgili kırılma idisideki (doğrusal) değişim Pockel Etkisi PE ile ilgili değişim (karesel terim) ise Kerr Etkisi olarak isimledirilir 008 HSarı 3

4 Elektro-Optik Etki-Pockel Etkisi Pockel etkisi, uygulaa elektrik alaı bütü etkileri ele alıa malzemei simetri ve kristal yapısıa bağlıdır. Öreği KDP meteryali içi elektrik alaa bağlı idisdeki değişme 1 Δ Δ ( ) = = r 3 63E Pockels hücreleride geellikle ADP olarak bilie Amoyum dihidroje Fosfor veya KDP olarak bilie potasyum dihidroje fosfor kullaılır. Kullaıla diğer malzemeler ve Pockels katsayıları (r) aşağıdaki tabloda verilmektedir Madde KH PO 4 (KDP) KD PO 4 (KD*P) AH PO 4 (ADP) GaAs r(pm/v) 10,6 6,4 8,5 1,6 Burada r 63 KDP içi uygu elektro-optik sabittir. Pockels etkisi ile çeşitli dalga plakalarıı dışarda uyguladığımız elektrik ala ile oluşturulabilir. 008 HSarı 4

5 Elektro-Optik Etki-Pockel Etkisi KDP de yapılmış optik elemaı ekselerie paralel gele ışığı polarizasyo doğrultusu değişmez. d Gele ışık Doğrusal Kutuplamış ışık E y x' z Geçe ışık = x ' o = y ' o 3 3 o o ' = x o + r63ez ' = y o r63e d V V=0, E=0 Eğer KDP ye elektrik ala z-eksei boyuca uygulaırsa x- ve y- ekseleri φ o lik döme ile yei x ve y ekseleri halii alır ve kırılma idisleri bu yei yöler içi z Doğrusal Kutuplamış ışık E y φ x' z Gele ışık Geçe ışık 008 HSarı 5 V V 0, E 0

6 Elektro-Optik Etki-Pockel Etkisi Örek: Pockels etkisi sebebiyle kırılma idisideki değişme: KD*P de elektrik ala z-eksei boyuca uygulaırsa r KD*P =6,4 pm/v o =1, o o ' = x o + r63ez ' = y o r63e z 4000 V luk bir gerilimi uyguladığı KD*P i 10 mm kalılığıdaki bir kristal içi kırılma idisideki değişmeyi o -=(1/)(6,4x10-1 )(1,51 3 )(4000 V/10 - )=1,8x10-5 buluur 008 HSarı 6

7 Elektro-Optik Etki-Kerr Etkisi Kerr Etkisi: Optik olarak izotropik ola bir madde güçlü bir elektrik alaa koduğu zama bu madde çiftkırılma özelliği göstermeye başlar Bu etki 1985 yılıda J. Kerr tarafıda gözlediği içi bu etkiye Kerr elektro-optik etki deir Bu etki hem katılarda hem de sıvılarda gözleir Kerr etkisii, elektrik alaı varlığıda maddedeki molekülleri yöelimlerii atfedilir. Bu durumda madde saki optik eksei elektrik alaı yöü ile belirlemiş tek ekseli kristal gibi davraır Bu etkii büyüklüğü uygulaa elektrik alaı karesi ile oratılıdır Kerr etkisi ile oluşturulacak kırılma idisi farkı Δ= p - s =KE λ o şeklide verilir. Burada K Kerr sabiti, s, ala yöüdeki kırılma idisi, p alaa dik doğrultudaki kırılma idisi ve λ o da ışığı boşluktaki dalgaboyudur 008 HSarı 7

8 Elektro-Optik Etki-Kerr Etkisi Bazı maddeler ve Kerr (K) sabitleri Madde Su Bezee Karbodisülfür Nitrobezee K(cm/V ) 5,x ,7x10-1 3,5x10-1 4,4x10-10 Kerr elektro-optik etki yüksek hızlı ışık modülasyouda kullaılır. Bu kullaımıa Kerr hücresi deir ve geellikle Kerr katsayısı büyük ola malzemeler kullaılır. 008 HSarı 8

9 Akusto-Optik etki Bir ortamı kırılma idisi akustik (ses) dalgası ile değiştirilerek yapıla etkiye akusto-optik etki deir Kırılma idisi ola bir ortamda geçe ses dalgası ortamda mekaik zorlama (gerilme) oluşturur Bu gerilme soucu ortamı kırılma idisii de Δ kadar değişir. Bu değişmeyi ses dalgasıı şiddeti ve diğer icelikler ciside vere formül Δ = 6 p 10 ρv a 7 A P a A Δ Burda, gerilmei olmadığı durumdaki kırılma idisi, p uygu fotoelastik tesör elemaı, P a watt olarak toplam akustik güç, ρ kütle yoğuluğu, v a ise ses hızı, A dalgaı geçtiği bölge içi tesir kesit alaı Piezoelektrik trasducer 008 HSarı 9

10 Mageto-Optik Etki Katılarda Faraday Dömesi Bir izotropik dielektrik madde mayetik alaa yerleştirildiğide doğrusal olarak kutuplamış ışık ala doğrultusuda göderildiğide ışığı kutuplama doğrultusuu değiştiği gözleir Burda mayetik ala dielektrik malzemeyi optik olarak aktif duruma getirmiştir. Kutuplama doğrultusuu döme açısı mayetik ala (H) ve ortamı uzuluğu (l) ile oratılıdır. θ=vhl Burada V oratı sabitidir. Bu sabite Verdet sabiti deir Bazı maddeler Verdet sabitleri Madde Elmas NaCl Cam V(q(dakika)Oe -1 cm -1 ) 0,01 0,036 0,015-0, HSarı 10

11 Mageto-Optik Etki x z E Mayeto-optik madde θ Kutuplamış ışık y H Gele ışık I Mayetik Ala (H) θ=vhl 008 HSarı 11