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微波学报 2008年第5期24卷 78-81页

作者：王江平李玉权解放军理工大学通信工程学院南京210007 南京晓庄学院南京211171

用麦克斯韦方程推导了光传播的方向与外磁场为任意方向时各向同性介质中双折射率Δn的大小。推导过程和结果表明在外磁场作用下,各向同性介质出现了双折射现象。总的双折射率的平方为科顿-莫顿效应所引起的双折射率平方与法拉第效应所... 详细信息

用麦克斯韦方程推导了光传播的方向与外磁场为任意方向时各向同性介质中双折射率Δn的大小。推导过程和结果表明在外磁场作用下,各向同性介质出现了双折射现象。总的双折射率的平方为科顿-莫顿效应所引起的双折射率平方与法拉第效应所产生的圆双折射率平方和。结果表明可以用磁光效应来测量矢量磁场,同时也给出了用磁光效应测量矢量磁场的四光路测量法,计算了系统的输出结果。

关键词：磁光效应矢量磁场科顿-莫顿效应

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一种光纤传感器测量磁场矢量的新方法

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中国光学学会2006年学术大会

作者：王江平李玉权解放军理工大学通信工程学院光纤通信中心解放军理工大学通信工程学院光纤通信中心

法拉第效应（Faraday effects）和科顿-莫顿效应（Cotton-Mouton effects）是各向同性介质在外界磁场作用下的两种重要的磁光现象。当光的传播方向与外加磁场方向平行时,入射光的振动面会发生旋转,这一现象叫磁致旋光效应,简称磁光效应... 详细信息

法拉第效应（Faraday effects）和科顿-莫顿效应（Cotton-Mouton effects）是各向同性介质在外界磁场作用下的两种重要的磁光现象。当光的传播方向与外加磁场方向平行时,入射光的振动面会发生旋转,这一现象叫磁致旋光效应,简称磁光效应。光沿垂直于外磁场方向传播时会产生线性双折射,这个现象称为科顿——莫顿效应。磁光Faraday效应中,线偏振光在与其传播方向平行的磁场 H作用下,其偏振面可旋转一定的角度β。若光波在立方对称或各向同性的介质中传播,理论推导知△nF=n+-n-=λβ/πL,式中:L为光与磁场相互作用的距离,即被测样品介质的长度,λ为光波波长, △nF为双折射率,n+,n-分别对应右旋和左旋圆偏振光的介质的折射率。在科顿-莫顿效应中,总的双折射率△nCM为△nCM=λC|H|2,式中:C为已知各向同性的介质的科顿一莫顿效应常数。利用光波磁场强度矢量H与电场强度矢量E之间的麦克斯韦方程,本文推导出光波传播方向与外部磁场为任意方向下的法拉第效应与科顿——莫顿效应的一般叠加规律,即（△n）2=（XH902）2+（V’H0）2,式中: △n是双折射介质的总的双折射率,H0和H90分别是磁场矢量H的平行分量和垂直分量,V’=Vλ／π称为修正的费尔德（Verdet）常数常数。设磁场H与光的传播方向的夹角为θ,有H0=|H|cosθ, H90=|H|sinθ。另一方面,从实验中,我们可以先测量光纤传感头传感介质的双折射率△n和椭圆角 vf,从而可以计算出介质的V’和C。借助于光源、起偏器、检偏器、四分之一波片及光功率计,可以检测在外磁场作用下的总相移,从而计算出H0和H90,进而得到所测磁场的矢量。

关键词：磁光效应法拉第效应科顿-莫顿效应磁场

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