ポッケルス 効果。 カー効果とは

応用物理学専攻の藤原 巧教授らは、透明多結晶体セラミックスに、結晶化ガラス法によりポッケルス効果の発現に成功しました~光を操るアクティブな光デバイスが安価かつ大量生産可能に~

ポッケルス 効果

ご不明な点がございましたら,お気軽に問い合わせ下さい。 セット番号 UE4040500 ポッケルス効果はある種の材料に電場を印加すると,入射した光が互いに直交する方向に偏光した2つのビームに分離されるという電気光学効果です。 複屈折性を生じるこの現象は,光の伝播と偏光の方向によって光の屈折率が異なるという性質に由来します。 本実験ではコノスコープ内の光路に配置したLiNbO 3を使い,ポッケルス効果による屈折率の変化が印加する電場の強さに比例する事を確かめます。 この互いに直交した方向に偏向したビームによる干渉パターンは二組の双曲線になります。 またそれらによって,複屈折の光学軸が直接確認できます。 実験の手順• コノスコープを通る光で複屈折性を検証します。 ポッケルスセルによる偏光面変化と電場強度依存性を検証します。 お見積書をご希望のお客様へ 機関での予算申請など,各種手続きに本セット製品のお見積書が必要な場合は,よりお申し付けください。 基本原理 ポッケルス効果はある種の物質に電場を印加すると,物質に入射した光が互いに直交する方向に偏光した2つの光線に分離されるというものです。 こうした性質は複屈折性といい,光の伝播と偏光の方向によって光の屈折率が異なるという性質に起因します。 ポッケルス効果は実験で検証するように電場Eに比例(電場強度の一次に比例)し,一次の電気光学効果とも呼ばれます。 光学的異方性を持つ物質中では,その対称性に従って光の偏光方向により進行速度が異なります。 そのため,偏光方向により屈折率が異なります。 この性質を複屈折性と呼びます。 本実験では複屈折性を示す光学軸方向にそって結晶全体に均一な電場が印加されるように,結晶はポッケルスセル内で横向きに配置されています(図1参照)。 結晶中で光線は電場と垂直に進行し,複屈折性の光学軸方向に沿った通常光線と直交する異常光線に分離します。 20 となります。 本実験では直線偏光した発散光がポッケルスセルに入射し,アナライザを通った光がスクリーンに映されます。 スクリーンの干渉パターンから複屈折の光学軸は,光学軸の持つ対称性により,背景ノイズと明確に識別できます。 双曲線の第一組の対称軸は複屈折の光学軸と平行であり,第二組の対称軸は複屈折の光学軸に直交します。 結晶中の通常光線と異常光線の光路差が光の波長の整数倍の場合,双曲線の暗いバンドになります。 これらの光線は結晶を通過する際に元の直線偏光性を保つために,アナライザでブロックされるためです。 ポッケルス効果は印加する電圧により屈折率の差 n o - n e を変化させます。 この時,暗い干渉縞は明るい干渉縞の位置に移り,その逆も生じます。

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1次の電気光学効果

ポッケルス 効果

東京理科大学 准教授の徳永英司氏と電気通信大学らのグループは,「」と呼ぶ電気光学効果が,水(H 2O)に存在し,しかもその効果の係数(ポッケルス係数)が大きなものであることを初めて実験的に観測し,このほど米国物理学会(APS)のPhysical Review BのWeb速報版に論文が掲載された()。 ポッケルス効果は,電場の強さに比例して屈折率が変化するという,1次の電気光学効果である。 LiNbO 3といった結晶が大きなポッケルス係数(電場と屈折率の比例定数)を示すことが知られている。 こうした結晶に信号電圧をかけることで,光通信でレーザ光の強度などを変調する,光変調器などが作られている。 こうした非線形光学効果の源泉は,結晶や分子内での分極である。 この分極率が,外から印加した電場によって変化し,屈折率の変化として表れるのがポッケルス効果である。 水分子は,単体ではポッケルス効果が表れることが理論的に予測される構造だが,液体としての水だと,分子がランダムな向きに多数集まっているので平均化されてしまい,同効果の測定は非常に難しかった。 今回,徳永准教授らは,を使うことで,水のポッケルス効果の測定に成功した。 具体的には,ガラス基板上にITO(酸化インジウムスズ)の透明電極(厚さ100nm~500nm)を形成したものを用意し,これをNaClやNaFといった電解質を加えた水中に入れる。 このガラス基板に対向するような形でもう一つの電極を入れ,ITO薄膜との間に電圧をかけた。 こうすると,ITO薄膜のすぐ近くの水の部分に電気2重層が形成される。 この状態でガラス基板に白色光を当てて,電圧を印加する前と後で干渉縞が変化する様子などから,ポッケルス係数を求めた(ITO薄膜内にできる「空間電荷層」の影響は,光の吸収率の変化などの測定結果などから算定して除外した)。 今回の実験結果は,水にもポッケルス効果があることを実験的に示した点で意味があるが,これがすぐに,水を使った光変調素子ができることを示しているわけではない。 例えば,屈折率とはバルクとして意味のある値であり,電気2重層内で屈折率が変化したときに,それを光変調にどう生かすかは,今後の研究を待たねばならない。 さらに,今回は電気2重層が形成される/同層がなくなるという変化を利用したため,イオンの物理的な移動などが必要で,変調速度は数十Hzがせいぜいだった。 ただし,電気2重層を常に形成しておいた状態で,水の双極子の配向を変えることで変調できれば,応答速度は数十GHz程度が見込めるという。 さらに,今回の現象やその測定方法は,電気2重層内での反応などについての「プローブ」としての役割を果たす可能性もある。 水の電気分解といった反応には,電気2重層の存在が大きく関与しているといわれているが,その詳細はいまだに明らかになっていない。 徳永准教授は「この方法を使うことで,さまざまな物質の界面で何が起こっているかを突き止めるための一つの方法になるかもしれない」と期待している。 【訂正】記事掲載当初,測定時に当てた光を「レーザ光」としていましたが「白色光」の誤りでした。 加えて,水分子の分極についての説明が一部分かりにくい点がありましたので加筆・修正しました。

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光変調素子

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ポッケルス効果の原理について ポッケルス効果の原理について教えてください。 ポッケルス効果と電圧を加えると屈折率が変化する現象の事で、圧電体に現れる現象の事です。 その原理を調べていて色々本を読んでいるのですが、電圧印加によって屈折率楕円体が変形し、屈折率が変化するとあります。 屈折率楕円体の変形により屈折率が変化するのはわかるのですが、なぜ屈折率楕円体が変形するのか分かりません。 圧電体に現れる現象ということで電圧印加で逆圧電効果により結晶が変形し、屈折率楕円体が変形するというなら分かるのですが、そのように書いてある文献も見つかりませんし、違う気もします。 なので、電圧印加によって屈折率楕円体が変形する原因を教えてください。 もしくは参考になる文献を教えていただけるとありがたいです。 屈折率は誘電率と密接な関係があり、屈折率の二乗が誘電率になります。 屈折率楕円体が電界を加えると変化するというのは誘電率楕円体が変形するとも言えますね。 圧電体はイオン結晶です。 電界を印加すると正負のイオンが変形してそれが分極となるのですが、実は電界の強さと分極の大きさは比例しません。 結晶構造の制約のために動きうるイオンの範囲があるのです。 このように電界の大きなところで分極または電気変位が次第に飽和する現象は電歪効果とよばれます。 屈折率は光の領域の振動する電界が印加されたときに生じる電荷 イオン の動きです。 バイアスによってイオンがすでに偏っているところに小振幅の振動電界が加わっても、それにともなうイオンの動きはバイアスのないときに比べて小さくなるのです。 巨視的な説明をするなら、「圧電体に現れる現象ということで電圧印加で逆圧電効果により結晶が変形し、屈折率楕円体が変形するというなら分かるのですが」というのも間違いではありません。 結晶の物理的性質はイオンの並び方の性質です。 それが変形すれば当然物理的性質も変化します。

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