Efek Kerr/ Kerr effect (DC dan AC)

Efek Kerr DC
Untuk satu materi tidak linier, pengutuban elektris bidang P akan bergantung kepada medan elektrik E :
dimana ε 0 adalah ruang hampa permittivity dan χ ( n ) adalah n -mengorder komponen dari kepekaan elektris dari medium. ":" lambang mewakili produk skalar di antara acuan. Kita dapat menulis hubungan itu dengan tegas; aku komponen untuk vektor P dapat diekspresikan seperti:
dimana i = 1,2,3. Ini adalah sering diasumsikan tersebut P 1 = P x , yaitu paralel komponen ke x dari bidang pengutuban; E 2 = E y dan seterusnya.
Untuk satu sarana linear, hanyalah yang pertama masa dari penyamaan ini adalah berpengaruh nyata dan pengutuban membedakan linearly dengan medan elektrik.
Untuk materi exhibiting satu bukan sepele Kerr pengaruhi, ketiga, χ (3 ) masa adalah berpengaruh nyata, dengan bahkan order memasukkan secara khas putus sekolah sehubungan dengan simetri balikan dari Kerr medium. Pertimbangkan medan elektrik bersih E dihasilkan oleh satu gelombang cahaya dari frekuensi ω bersama-sama dengan satu medan elektrik eksternal E 0 :
dimana E ω adalah amplitudo vektor dari gelombang.
Mengombinasikan ini dua penyamaan menghasilkan satu ekspresi kompleks untuk P . Untuk DC Kerr pengaruhi, kita dapat menelantarkan semua kecuali kondisi linier dan itu di :
yaitu serupa dengan hubungan linier di antara pengutuban dan satu medan elektrik dari satu gelombang, dengan satu tambahan bukan linear masa kepekaan proporsional ke kuadrat dari amplitudo dari bidang eksternal.
Untuk bukan media symmetric (misalnya. cairan), perubahan terimbas ini dari kepekaan menghasilkan satu perubahan di indeks bias pada arah dari medan elektrik:
dimana λ 0 adalah ruang hampa panjang gelombang dan K adalah Telah tetap Kerr untuk medium. Bidang teraplikasi pengaruhi bias ganda pada medium pada arah dari bidang. Satu sel Kerr dengan satu bidang garis melintang dapat tindaki sebagai dengan demikian satu switchable wafe_plate berputar pesawat dari pengutuban dari satu bepergian gelombang melalui ini. Di kombinasi dengan polarizers, ini dapat dipergunakan sebagai satu penutup atau modulator.
Nilai dari K bergantung kepada medium dan akan 9.4×10 -14 mV-2 untuk air dan 4.4×10 -12 m v -2 untuk nitrobenzene.
Untuk Kristal kepekaan dari medium akan di umum menjadi satu tensor dan Kerr mempengaruhi menghasilkan satu modifikasi dari tensor ini.
Efek Kerr AC
Pada optis atau AC Kerr pengaruhi, satu berkas cahaya keras pada satu sarana dapat sendiri sediakan mengatur medan elektrik, tanpa kebutuhan untuk satu bidang eksternal diterapkan. Dalam hal ini, medan elektrik diberikan oleh:
dimana E ω adalah amplitudo dari gelombang seperti sebelum.
Mengombinasikan ini dengan penyamaan untuk pengutuban, dan hanya linear pengambilan kondisi dan itu pada χ (3 ) E ω 3 :
Seperti sebelum, ini menyerupai satu kepekaan linear dengan satu tambahan bukan linear masukkan:
dan sejak:
dimana n 0 = (1 + χ LIN ) 1 / 2 adalah indeks bias linier. Penggunaan satu muatan Taylor sejak χ NL << n 0 2 , ini memberikan satu indeks bias bergantung intensitas (IDRI) dari:
dimana n 2 adalah urutan ke dua indeks bias tidak linier, dan I adalah intensitas dari gelombang. Perubahan indeks bias adalah dengan demikian sebanding ke intensitas dari bepergian cahaya melalui medium.
Nilai dari n 2 secara relatif kecil untuk paling materi, pada order dari 10 -20 m 2 W -1 untuk gelas khas. Oleh sebab itu sorotkan intensitas(irradiances) pada order dari 1 GW Cm -2 (seperti itu itu dihasilkan oleh laser) perlu untuk menghasilkan variasi berpengaruh nyata di indeks bias melalui AC Kerr pengaruhi.
Optis Kerr mempengaruhi daftar muatan sendiri temporally seperti diri modulasi fase, satu diri tahap terimbas dan pergeseran frekuensi dari satu berdenyut cahaya saat ini melaksanakan perjalanan melalui satu sarana. Proses ini, seiring dengan dispersi dapat menghasilkan optis solitons.
Dengan leluasa, satu berkas cahaya keras pada satu sarana akan menghasilkan satu perubahan pada medium indeks bias pemain mimik itu intensitas garis melintang pola dari palang. Antara lain, satu (Gaussian Beam) hasilkan pada satu profil indeks bias Gauss, serupa dengan tersebut satu(gradient_indeks lens). Lantaran ini palang untuk memfokuskan sendiri, satu fenomena dikenal sebagai diri pemfokusan.