Kaj je Faradayev rotator?

Faradayev rotator je naprava brez gibljivih delov, ki spreminja polarizacijo ali kot valovne oblike svetlobe, ki prehaja skozenj. Svetloba prehaja skozi zrak ali druge materiale kot niz valov, imenovanih elektromagnetno sevanje, z značilnostmi tako električnega kot magnetnega polja. Naprava deluje na principu, da svetloba, ki prehaja skozi kristal ali trden prozoren material, spremeni polarizacijo, če je prisotno magnetno polje.

Učinek magnetnih polj na svetlobne valove, ki ga je odkril znanstvenik Michael Faraday leta 1845, je bil prvi dokaz, da je svetloba elektromagnetno valovanje. Ugotovil je, da spreminjanje jakosti magnetnega polja vpliva na polarizacijski kot svetlobe. Poimenovan Faradayev učinek, je osnova za rotator, ki uporablja eksperimentalni učinek v praktični napravi.

Svetloba, ki prehaja skozi številne materiale, vključno s steklom in vodo, lahko vpliva na polarizacijski kot brez uporabe magnetnih polj. Ta učinek se imenuje optična polarizacija in proizvajalci sončnih očal to izkoriščajo tako, da izdelujejo leče, ki blokirajo polarizirane kote, ki niso običajna svetloba. Učinek bleščanja se zmanjša, ker bo odbita svetloba od vode ali zgradb imela drugačen polarizacijski kot.

Za izdelavo faradayevega rotatorja magnet obdaja prozoren material. Ko svetloba prehaja skozi, magnetno polje povzroči, da se svetlobni val obrne za določeno količino. Količino vrtenja je mogoče določiti z enačbo, ki uporablja jakost magnetnega polja, dolžino kristala in verdet konstanto materiala. Ta konstanta je različna za vse materiale in se spreminja s temperaturo; tabele konstant so objavljene za materiale pri različnih temperaturah.

Laserska oprema pogosto uporablja faradayev rotator kot zaščitno napravo, da prepreči odboj laserske energije v enoto. Ko laser ustvari žarek svetlobe, je zelo koherenten, kar pomeni, da vsebuje svetlobo ene določene valovne oblike. Ko svetloba zapusti laser, se pogosto odbija ali prehaja skozi drugo opremo in potencialno se del svetlobe lahko odbije nazaj v laser. Dodajanje faradayevega rotatorja to prepreči, ker je svetloba, ki prehaja skozi rotator, običajno polarizirana za 45° od prvotnega žarka in se ne more odbiti nazaj. Kot se lahko spreminja, vendar večja polarizacija zahteva dodatno jakost magnetnega polja.

Dodatna prednost faradayevega rotatorja je, da se svetloba, ki gre skozi njega in se nato vrne v nasprotno smer, ne zavrti nazaj. Če rotator polarizira svetlobo za 45°, nato pa udari v ogledalo in se vrne, jo bo rotator polariziral še za 45°. Optični polarizacijski filtri ali naprave, ki ustvarjajo določene stopnje polarizacije za laboratorijsko uporabo, lahko izkoristijo ta učinek. To deluje tako, da odbije nekaj svetlobe nazaj skozi rotator in ustvari dva svetlobna žarka, ki sta polarizirana pod različnimi koti.