УДК 53 ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТА ФАРАДЕЯ В ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ А.В. Ермакова, Г.Р. Соболев АННОТАЦИЯ: Рассматриваются поляризационные явления, обусловленные искусственной оптической активностью сред, и, в частности, применения магнитооптического эффекта Фарадея в оптоэлектронике и волоконных линиях связи. Взаимодействие излучения с веществом, приводящее к вращению плоскости поляризации в условиях естественной и искусственной оптической активности является важнейшим физическим атрибутом, чудом, которое явила многоликая материя. Эффект Фарадея (Э.Ф.), который относят к магнитооптическим явлениям, известен слушателям по курсу физики волн, но наш взгляд не всегда удостаивается должного внимания. Эффект заключается в явлении вращения плоскости поляризации линейно поляризованного света при наличии внешнего воздействия в виде наложенного магнитного поля (искусственная оптическая активность - рис.1). Развитие технологий, появление источников мощного когерентного излучения открыло пути для различных практических приложений данного явления. Они напрямую относятся к оптоэлектронике, фотонике, оптической связи, компьютерной оптике и технике. Да, это не оговорка: сейчас даже издаётся журнал с названием «Компьютерная оптика». Целью доклада является обобщение некоторых достижений, связанных с прямым и обратным Э. Ф., имевших место за последние годы в области практических его приложений. Напомним, что в случае продольного магнитооптического Э. Ф. угол поворота плоскости поляризации Θ = VHℓ пропорционален длине пути света в среде с величиной внешнего поля Н. Здесь, V постоянная Верде, выражается через скорость света, заряд и массу электрона, пропорциональна самой частоте и производной показателя преломления по этому параметру: е𝜔 𝑑𝑛 V = 2𝑚𝑐 2 𝑑𝜔 Феноменологическое объяснение эффекта строится на представлениях о суперпозиции двух бегущих волн с правой и левой круговой поляризацией в магнитном поле. Причём в зависимости от совпадения направления вращения вектора ⃗Е той или другой волны с направлением ларморовского вращения электронов с известной частототой 𝛺 возникает соответствующий каждому случаю сдвиг в частотах и изменение фазовых скоростей волн, т.е. показателей преломления n+ и n- , а в итоге: Θ= 𝜋ℓ 𝜆 (n+ - n-) . Квантовая теория даёт чёткое объяснение эффекта в рамках зеемановского расщепления уровней электронных состояний в магнитном поле, т. е. снятию вырождения и, соответственно, наличию у излучаемых фотонов спина со значением ∓ 1 или 0. Последнее характерно для плоской поляризации волны. Всё это крайне интересно, но мы уходим от цели сообщения. Отметим также, что развитие лазерной техники, физики полупроводниковых и ферритовых микро- и наноструктур дало новый толчок развитию самой магнитооптики, так и, с другой стороны, технике получения сверхкоротких световых импульсов (о чём говорится в параллельном сообщении). Таким образом, гениальное открытие Фарадея, суть которого в управлении лучом света, стало не просто повседневной реальностью, но и обрело разностороннее практическое воплощение, причём всплеск достижений приходится на наше время. Обобщая, выделим следующие приложения: А) Определение эффективной массы носителей заряда или их плотности в полупроводниках. Б) Определение времени жизни неравновесных носителей заряда в полупроводниках. В) Амплитудную модуляцию лазерного излучения для оптических линий связи и коммутацию с частотами гигагерцевого диапазона с использованием оптического вентилей, невзаимных элементов. Характерно, что усиление намагничения возможно на длинах волн ближнего ИК – диапазона (длины волн порядка 1,55 мкм), где минимальны оптические потери. Г) Визуализацию доменов в ферромагнитных плёнках. Д) Магнитооптическую запись и воспроизведение информации при большей скорости записи и большей плотности записи. Е) Применение магнитных элементов в оптических гироскопах. Ж) Появление многообещающих предпосылок для записи цветных изображений и создания гибкой цветной электронной бумаги. З) Потенциальную возможность использования эффекта при создании оптического транзистора. Наконец, можно говорить о появлении технического направления магнитофотоники, что могло бы стать темой отдельного доклада.