Лінійний електрооптичний ефект

Лінійний електрооптичний ефект (Ефект Покельса) — це лінійна зміна оптичних властивостей під дією зовнішнього електричного поля. Виникає в кристалах, які є оптичноодновісними і не виникає в кристалах у центрах симетрії (рідини, гази, аморфні тіла). Кристал, де виникає електрооптичний ефект носить назву електрооптичний кристал. Ці кристали працюють у видимому та інфрачервоному діапазоні. Особливість: можливість модуляції світла.
(KH₂PO₄)-КДП;
(NH₄H₂PO₄)-АДП;
АДП і КДП кристали-оптичноодновісні. Під дією електричного поля перетворюються в оптичнодвовісні кристали. Це перетворення є наслідком(сутністю) первинного електрооптичного ефекту:
якщо n_x ≠ n_y ≠n _z ,то а^x=1/n_x; a_y=1/n_y; a_z=1/n_z ,
де а^x,a_y,a_z — головні швидкості розповсюдження променя вздовж напрямків x;y;z,які зв'язані за показником заломлення n вздовж певних напрямків(n_x,n_y,n_z).
В кристалі лінійно-поляризоване світло набуває форми :
a²_xx²+a²_yy²+a²_zz²=1,
де a²_xx²; a²_yy²; a²_zz² — еліпсоїд. Якщо ми накладаємо поле, то швидкості а_x,a_y,a_z буде змінено тому, що кристал став двовісний.
a₁₁x²+a₂₂y²+a₃₃z²+a₁₂xy+a₂₃yz+a₁₃xz=1 — еліптично поляризована хвиля, де а_ik — поляризована константа.
а_ik−E_j(зовнішнє поле) — ефект Керра (квадратичний) ,який утворює лінійний електрооптичний ефект.

Крім первинного, існує ще й вторинний електрооптичний ефект, який обумовлений наслідками дії електричного поля на кристал. Цей ефект виникає внаслідок зміни температури та механічної деформації. В свою чергу, наслідком зміни температури є анізотропія (відмінність властивостей середовища у різних напрямках). Нагрівання призводить до розширення нагрітих областей по відношенню до центральної частини, яка не нагріта. Виникає нерівномірна деформація → наслідком є додаткова анізотропія і вплив на механізм проходження через даний кристал.

1. Електричне поле|→Δn|→первинний ефект
2. Електричне поле|→нерівномірні деформація і зміна температури|→вторинний ефект

Цей ефект проявляється по-різному на різних довжинах хвиль для АДП λ<1,7 мкм, КДП λ<1,34 мкм.

Застосування

Ефект Покельса використовується для вимірювання високої напруги у високовольтних лініях постійного струму, де не може бути застосований трансформатор напруги. Перевагою використання оптоволокна для передачі сигналу від давача до вимірювального пристрою.^[1]

Примітки

1. Tzelepis, Dimitrios; Psaras, Vasileios; Tsotsopoulou, Eleni; Mirsaeidi, Sohrab; Dysko, Adam; Hong, Qiteng; Dong, Xinzhou; Blair, Steven M.; Nikolaidis, Vassilis C. (2020). Voltage and Current Measuring Technologies for High Voltage Direct Current Supergrids: A Technology Review Identifying the Options for Protection, Fault Location and Automation Applications. IEEE Access. Т. 8. с. 203398—203428. doi:10.1109/ACCESS.2020.3035905. ISSN 2169-3536. Процитовано 27 серпня 2024.