实验四、磁光调制实验
[实验目的]
1. 了解法拉第效应的工作原理；
2. 掌握磁光调制器件性能参数的测量方法；
[实验原理]
原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。对于不同的介质其振动面的旋转方向不同，顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或正旋介质，反之，则称为左旋或负旋介质。
ψ＝VlBcosα
式中，ψ为振动面旋转的角度， l为光程，B为磁感应强度，α为光线与磁场的夹角，V为比例常数，称费尔德常数，单位rad/Tm，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性强弱的参量。
对于给定的磁光介质，振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无关。这点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。就是说，天然旋光性物质，它的振动面旋转方向不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。例如，光线两次通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，振动面并没旋转。可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，其振动面的旋转角是叠加的。因此，在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可得到旋转角累加。
图1 磁光调制器结构简图
磁光调制器就是根据法拉第效应制成的，其结构见图67-1。将磁光介质（铁钇石榴石Y3Fe5O12或三溴化铬CrBr3）置于激磁线圈中。在它的左右两边，各加一个偏振片。安装时，使它们的光轴彼此垂直。没有磁场时，自然光通过起偏振片变为平面偏振光通过磁光介质。达到检偏振片时，因振动面没有发生旋转，光因其振动方向与检偏振片的光轴垂直而被阻挡，检偏振片无光输出。有磁场时，入射于检偏振片的偏振光，因振动面发生了旋转，检偏振片则有光输出。光输出的强弱与磁致的旋转角ψ有关。这就是磁光调制器的工作原理。
[实验仪器]
[仪器安装光路图]
图2 磁光调制实验光路图
[实验仪器装置图]
图3 法拉第效应实验装置图
[实验内容及步骤]
1. 消光法测量旋光玻璃ψ～B关系曲线
a. 按图4所示结构放置各光学器件，并调节支架高度至各光学器件等高同轴。 b. 将635nm半导体激光器控制电缆连接至LDC，设置LDC工作模式为ACC，设置驱动
电流Ic为30mA。
c. 将电磁铁线圈接线端子连接至功率信号源输出PSG和GND。置PSG于低压电源模式
(LVS)。
d. 将Si-PD信号输出连接至PD.IN，测量时注意选择合适量程。
e. 将起偏器偏振方向调至与水平面平行，再将检偏器调至与其正交，记录检偏器刻
度。
f. 从0开始设置励磁电压V，将检偏器调至输出光强极小，记录检偏器角度θ。 g. 0至15V每隔1V测一个点，记录相应的励磁电压V和检偏器角度θ。
h. 由励磁电压V求磁感应强度B，由θ计算偏转角ψ，作旋光玻璃ψ～B关系曲线，
求其费尔德常数。（电磁铁磁感应强度与励磁电压关系为15.2mT/V）
实验四、磁光调制实验
[实验目的]
1. 了解法拉第效应的工作原理；
2. 掌握磁光调制器件性能参数的测量方法；
[实验原理]
原来没有旋光性的透明介质，如水、铅玻璃等，放在强磁场中，可产生旋光性，这种现象称为法拉第效应。具体的现象是，把磁光介质放到磁场中，使光线平行于磁场方向通过介质时，入射的平面偏振光的振动方向就会发生旋转，转移角度的大小与磁光介质的性质、光程和磁场强度等因素有关。对于不同的介质其振动面的旋转方向不同，顺着磁场方向看，使振动面向右旋的，称为右旋或正旋介质，反之，则称为左旋或负旋介质。
ψ＝VlBcosα
式中，ψ为振动面旋转的角度， l为光程，B为磁感应强度，α为光线与磁场的夹角，V为比例常数，称费尔德常数，单位rad/Tm，它与磁光介质和入射光的波长有关，是一个表征介质磁光特性强弱的参量。
对于给定的磁光介质，振动面的旋转方向只决定于磁场方向，与光线的传播方向无关。这点是磁光介质和天然旋光介质之间的重要区别。就是说，天然旋光性物质，它的振动面旋转方向不只是与磁场方向有关，而且还与光的传播方向有关。例如，光线两次通过天然性的旋光物质，一次是沿着某个方向，另一次是与这个方向相反，观察结果，振动面并没旋转。可是磁光物质则不同，光线以相反的两个方向两次通过磁光物质时，其振动面的旋转角是叠加的。因此，在磁致旋光的情况下，使光线多次通过磁光物质可得到旋转角累加。
图1 磁光调制器结构简图
磁光调制器就是根据法拉第效应制成的，其结构见图67-1。将磁光介质（铁钇石榴石Y3Fe5O12或三溴化铬CrBr3）置于激磁线圈中。在它的左右两边，各加一个偏振片。安装时，使它们的光轴彼此垂直。没有磁场时，自然光通过起偏振片变为平面偏振光通过磁光介质。达到检偏振片时，因振动面没有发生旋转，光因其振动方向与检偏振片的光轴垂直而被阻挡，检偏振片无光输出。有磁场时，入射于检偏振片的偏振光，因振动面发生了旋转，检偏振片则有光输出。光输出的强弱与磁致的旋转角ψ有关。这就是磁光调制器的工作原理。
[实验仪器]
[仪器安装光路图]
图2 磁光调制实验光路图
[实验仪器装置图]
图3 法拉第效应实验装置图
[实验内容及步骤]
1. 消光法测量旋光玻璃ψ～B关系曲线
a. 按图4所示结构放置各光学器件，并调节支架高度至各光学器件等高同轴。 b. 将635nm半导体激光器控制电缆连接至LDC，设置LDC工作模式为ACC，设置驱动
电流Ic为30mA。
c. 将电磁铁线圈接线端子连接至功率信号源输出PSG和GND。置PSG于低压电源模式
(LVS)。
d. 将Si-PD信号输出连接至PD.IN，测量时注意选择合适量程。
e. 将起偏器偏振方向调至与水平面平行，再将检偏器调至与其正交，记录检偏器刻
度。
f. 从0开始设置励磁电压V，将检偏器调至输出光强极小，记录检偏器角度θ。 g. 0至15V每隔1V测一个点，记录相应的励磁电压V和检偏器角度θ。
h. 由励磁电压V求磁感应强度B，由θ计算偏转角ψ，作旋光玻璃ψ～B关系曲线，
求其费尔德常数。（电磁铁磁感应强度与励磁电压关系为15.2mT/V）