杭州弈儒软件技术有限公司用户9314
克尔效应（Kerr Effect）:折射率与反射极化
输入“/”快速插入内容
克尔效应（Kerr Effect）:折射率与反射极化
克尔效应（Kerr Effect）:折射率与反射极化
用户93142025年4月15日修改
1. 克尔效应的基本概念
克尔效应（Kerr Effect）是物质在电场或光场作用下，其折射率发生改变的非线性光学现象。它由苏格兰物理学家约翰·克尔（John Kerr）于1875年发现，是二次非线性光学效应的典型代表。其核心是折射率变化与外场强度的平方成正比，与泡克耳斯效应（线性关系）形成对比。
2. 克尔效应的分类
根据产生机制和应用场景，克尔效应分为三类：
（1）电光克尔效应（Electro-optic Kerr Effect）
•
定义：外加直流电场 导致各向同性介质（如玻璃、液体）呈现各向异性，产生双折射。
•
实验装置：
◦
克尔盒：两块平行金属板间填充介质（如硝基苯），施加高电压后，介质表现为单轴晶体。
◦
现象：线偏振光通过克尔盒后分裂为两束，偏振方向分别平行和垂直于电场，二者相位差导致偏振面旋转（克尔旋转角）。
•
应用：
◦
高速光开关、调制器（如光纤通信中的光信号调制）。
◦
缺点：需高电压（如30 kV）且材料（如硝基苯）有毒。
（2）磁光克尔效应（Magneto-optic Kerr Effect, MOKE）
•
定义：磁性材料表面的磁化方向改变入射光的偏振态。
•
实验原理：
◦
线偏振光反射或透射磁性材料时，偏振面旋转角度（克尔旋转角）与磁化方向相关。
◦
表面磁光克尔效应（SMOKE）：可探测单原子层磁性，常用于研究磁性薄膜的磁滞回线、交换偏置等。
•
应用：
◦
磁性材料研究（如斯格明子、磁各向异性）。
◦
非破坏性磁性成像（如磁力显微镜结合MOKE）。
（3）光学克尔效应（Optical Kerr Effect）
•
定义：强光场（如激光）自身电场导致介质折射率变化，属于自诱导非线性效应。
•
现象：
◦
自聚焦/自散焦：光强高区域折射率变化，导致光束聚焦或发散。
◦
自相位调制（SPM）：光脉冲传播时相位与光强相关，产生频谱展宽。
◦
克尔透镜效应：强光束在介质中形成类似透镜的聚焦效应。
•
应用：
◦
激光锁模（生成超短脉冲）、光孤子通信。
◦
非线性光学器件（如全光开关、光逻辑门）。