Кіріспе

Керрдің сызықтық емес оптикалық эффектісі, Керр эффектісі деп те аталады, бұл қолданылатын электр өрісіне жауап ретінде материалдың сыну индексінің өзгеруі. Керр эффектісі Покельс эффектісінен айырмашылығы, Керр эффектісі үшін туындаған индекс өзгеруі электр өрісінің квадратына тура пропорционал, ал оның өзгеруі сызықтық емес. Барлық материалдар Керр эффектісін көрсетеді, бірақ кейбір сұйықтықтар оны басқаларына қарағанда күштірек көрсетеді. Керр эффектісін 1875 жылы шотланд физигі Джон Керр ашқан. Керр эффектісінің екі арнайы жағдайы қарастырылады: Керр электрооптикалық эффектісі, немесе тұрақты ток Керр эффектісі, және оптикалық Керр эффектісі, немесе айнымалы ток Керр эффектісі.

Керр электрооптикалық эффектісі

Керр электрооптикалық эффектісі немесе тұрақты ток Керр эффектісі – бұл ерекше жағдай, онда баяу өзгеретін сыртқы электр өрісі, мысалы, сынама материал арқылы электродтарға кернеу қолданылады. Осы әсердің нәтижесінде үлгі екі сынулы болады, жарық поляризациясының бағыты қолданылған өріске параллель немесе перпендикуляр болғанда әртүрлі сыну индекстеріне ие болады. Сыну индексінің айырмашылығы Δn келесі формуламен беріледі:

мұнда λ – жарықтың толқын ұзындығы, K – Керр тұрақтысы, ал E – электр өрісінің күші. Бұл сыну индексінің айырмашылығы материалды жарық электр өрісіне перпендикуляр бағытта түскен кезде толқындық пластина сияқты әрекет етуге мәжбүр етеді. Егер материал екі "қайыстырылған" (перпендикуляр) сызықтық поляризаторлардың арасына орналастырылса, электр өрісі өшірілген кезде жарық өтпейді, ал электр өрісінің оңтайлы мәні үшін жарықтың көбісі өткізіледі. Керр тұрақтысының жоғары мәндері кішкентайрақ қолданған электр өрісімен толық өткізілімге қол жеткізуге мүмкіндік береді. Нитротолуен (C7H7NO2) және нитробензол (C6H5NO2) сияқты кейбір полярлы сұйықтықтар өте үлкен Керр тұрақтысын көрсетеді. Осы сұйықтықтардың бірімен толтырылған шыны жасуша Керр жасушасы деп аталады. Олар жиі жарықты модуляциялау үшін қолданылады, себебі Керр эффектісі электр өрісінің өзгеруіне өте жылдам жауап береді. Бұл құрылғылармен жарықты 10 ГГц дейін жиілікте модуляциялауға болады. Керр эффектісі салыстырмалы түрде әлсіз болғандықтан, әдеттегі Керр жасушасына толық мөлдірлікке жету үшін 30 кВ дейін жоғары кернеу қажет болуы мүмкін. Бұл Покельс жасушаларынан өзгеше, олар әлдеқайда төмен кернеуде жұмыс істей алады. Керр жасушаларының тағы бір кемшілігі – ең жақсы материал, нитробензол, улы зат. Керр модуляциясы үшін кейбір мөлдір кристалдар да қолданылған, бірақ олардың Керр тұрақтылары кішкентай. Инверсиялық симметриясы жоқ ортада Керр эффектісі әдетте әлдеқайда күшті Покельс эффектісімен жасырылады. Дегенмен, Керр эффектісі әлі де бар және көптеген жағдайларда Покельс эффектісінің үлесінен тәуелсіз анықталуы мүмкін.

Оптикалық Керр эффектісі

Оптикалық Керр эффектісі немесе АС Керр эффектісі – электр өрісінің жарықтың өзі тудыратын жағдайы. Бұл жарықтың жергілікті интенсивтігіне пропорционал рефракция индексінің өзгеруіне себеп болады. Осы сыну индексінің өзгеруі өздігінен фокусталу, өздігінен фазалық модуляция және модуляциялық тұрақсыздық сияқты сызықтық емес оптикалық эффекттерге жауапты, сондай-ақ Керр линзасымен модельдеудің негізі болып табылады. Бұл эффект лазерлер сияқты өте қарқынды сәулелерде ғана маңызды болады. Оптикалық Керр эффектісі мультимодты талшықтағы режимдерді байланыстыру қасиеттерін динамикалық түрде өзгертетіні де байқалды, бұл техника барлық оптикалық коммутация механизмдері, нанофотондық жүйелер және төмен өлшемді фотосенсорлық құрылғылар үшін потенциалды қолданыстарға ие.

Магниттік-оптикалық Керр эффектісі

Магниттік-оптикалық Керр эффектісі (MOKE) – магниттелген материалдан шағылысқан жарықтың поляризация жазықтығының сәл бұрылу құбылысы. Бұл құбылыс Фарадей эффектісімен ұқсас, онда берілген жарықтың поляризация жазықтығы бұрылады.