3.偏振调制 根据电磁场理论,光波是一种横波;光振动的电场矢量E 和磁场矢量H始终与传播方向垂直。如果光波的电场矢量E和 磁场矢量H方向(与E垂直)在传播过程中保持不变,这种光 称为线偏振光。线偏振光电场矢量(E)方向与传播方向组成的 面称为线偏振光的振动面。包含波的射线并与振动面方向垂直 的面称为偏振面。光在传播中,E、H的大小不变,而振动方向 绕传播轴均匀地转动,矢量端点轨迹为圆,这种光称为圆偏振 光;如果矢量轨迹为一个椭圆,这种光称为椭圆偏振光。如果 自然光在传播过程中,受到外界的作用而使各个振动方向上强 度不等,使某一方向的振动比其他方向占优势,这种光称为部 分偏振光。如果外界作用使自然光的振动方向只有一个,这种 现象称为起偏(形成完全偏振光)。利用光波的这些偏振性质, 可以制成光纤的偏振调制传感器。光纤传感器中的偏振调制器 常用电光、磁光、光弹等物理效应进行调制。(注意,关于光 的振动方向通常是指电场矢量E的方向)
3．偏振调制 根据电磁场理论，光波是一种横波；光振动的电场矢量 E 和磁场矢量 H 始终与传播方向垂直。如果光波的电场矢量 E 和 磁场矢量 H 方向（与 E 垂直）在传播过程中保持不变，这种光 称为线偏振光。线偏振光电场矢量（E）方向与传播方向组成的 面称为线偏振光的振动面。包含波的射线并与振动面方向垂直 的面称为偏振面。光在传播中，E、H的大小不变，而振动方向 绕传播轴均匀地转动，矢量端点轨迹为圆，这种光称为圆偏振 光；如果矢量轨迹为一个椭圆，这种光称为椭圆偏振光。如果 自然光在传播过程中，受到外界的作用而使各个振动方向上强 度不等，使某一方向的振动比其他方向占优势，这种光称为部 分偏振光。如果外界作用使自然光的振动方向只有一个，这种 现象称为起偏（形成完全偏振光）。利用光波的这些偏振性质， 可以制成光纤的偏振调制传感器。光纤传感器中的偏振调制器 常用电光、磁光、光弹等物理效应进行调制。（注意，关于光 的振动方向通常是指电场矢量 E的方向）
(1)法拉第效应(磁光效应) 某些物质在磁场作用下,线偏振光通过时其振动面会发生旋 转,这种现象称为法拉第效应。光的电矢量E旋转角0与光在物质 中通过的距离L和磁场强度H成正比,即 0=V HdL= VLH 式中V—物质的弗尔德常数。 利用法拉 第效应可以测 量磁场。其测 光源 米 直线偏振光 量原理如右图 所示 偏振光片 磁场 磁光材料 检偏片 出 利用法拉第效应测量磁场原理
⑴ 法拉第效应（磁光效应） 某些物质在磁场作用下，线偏振光通过时其振动面会发生旋 转，这种现象称为法拉第效应。光的电矢量E旋转角θ与光在物质 中通过的距离L和磁场强度H成正比，即 利用法拉 第效应可以测 量磁场。其测 量原理如右图 所示。 式中 V — 物质的弗尔德常数
(2)普克尔效应(一次电光效应) 当压电晶体受光照射,并在与光照正交的方向上加以高压电 场时,晶体将呈现双折射现象,这种现象被称为 Pockels效应,如 下图所示。并且,这种双折射正比于所加电场的一次方,所以普 克尔效应又称为线性电光效应。 在晶体中,两正交的偏振光的相位变化为 node L 式中:m0—正常折射率;d。电光系数;U—加在晶体片上的电 压;2—光波长;L一晶体长度;d一场方向晶体厚度。 电极 外加电压 人射光 异常光 正常光 出射光 入射光 电极 起偏镜 检偏片 E Pockels效应及应用
⑵ 普克尔效应（一次电光效应） 当压电晶体受光照射，并在与光照正交的方向上加以高压电 场时，晶体将呈现双折射现象，这种现象被称为Pockels效应，如 下图所示。并且，这种双折射正比于所加电场的一次方，所以普 克尔效应又称为线性电光效应。 在晶体中，两正交的偏振光的相位变化为 式中：n0 — 正常折射率；de — 电光系数；U — 加在晶体片上的电 压；λ— 光波长；L— 晶体长度；d— 场方向晶体厚度
(3)光弹效应 在垂直于光波传播方向上施加应力,被施加应力的材料将会使 光产生双折射现象,其折射率的变化与应力材关,这种现象称为光 弹效应。由光弹效应产生的偏振光的相位变化为: 2T KPL 式中:K一物质光弹性常数; P一施加在物体上的压强; L一光波通过材料的长度。=1sim 此时出射光强为: 2‰xKPL 利用物质的光弹效应可以构成压力、振动、位移等光纤传感器。 M 光源 起偏器 补偿检偏器 上 N 应力材料 光弹效应实验系统
⑶ 光弹效应 在垂直于光波传播方向上施加应力，被施加应力的材料将会使 光产生双折射现象，其折射率的变化与应力材关，这种现象称为光 弹效应。由光弹效应产生的偏振光的相位变化为： 式中：K — 物质光弹性常数； P — 施加在物体上的压强； L — 光波通过材料的长度。 此时出射光强为： 利用物质的光弹效应可以构成压力、振动、位移等光纤传感器
※关于双折射现象的说明 束光在各向同性介质(如玻璃)的表面所产生的折射光只有一束, 这是一般的常识。然而,对于光学性质随方向而异的一些晶体(各向异 性介质),一束入射光常有被分解为两束的现象,这就是双折射现象 请注意,这种现象不是因为不同频率的光在介质中的折射率不同而产生 的,而是由于各向异性介质的折射率对不同入射角的光不是常数而产生 的。通过各向异性介质折射的光,若对于任意的入射角,其入射角 的正弦与折射角的正 双折射晶体 弦值比为一常数(即 通常所说的折射率) 时,这种光称为寻常 光,简称为o光;若其 光光 入射角的正弦与折射 角的正弦值比随入射 o光和e光示意图 角的不同而变化时,这种光称为非寻常光,简称为e光。0光和e光都是线 偏振光,但是,光矢量(电矢量)等振动方向不同。o光的电矢量垂直于 自己的主平面,而e光的电矢量则在自己的主平面内振动,如上图所示。 在光弹效应和普克尔效应中所说的相位变化,实际上是指这两种光的相 位差
※ 关于双折射现象的说明 一束光在各向同性介质（如玻璃）的表面所产生的折射光只有一束， 这是一般的常识。然而，对于光学性质随方向而异的一些晶体（各向异 性介质），一束入射光常有被分解为两束的现象，这就是双折射现象。 请注意，这种现象不是因为不同频率的光在介质中的折射率不同而产生 的，而是由于各向异性介质的折射率对不同入射角的光不是常数而产生 的。通过各向异性介质折射的光，若对于任意的入射角，其入射角 o光 e光 o光和e光示意图 双折射晶体 角的不同而变化时，这种光称为非寻常光，简称为e光。o光和e光都是线 偏振光，但是，光矢量（电矢量）等振动方向不同。o光的电矢量垂直于 自己的主平面，而e光的电矢量则在自己的主平面内振动，如上图所示。 在光弹效应和普克尔效应中所说的相位变化，实际上是指这两种光的相 位差。 的正弦与折射角的正 弦值比为一常数（即 通常所说的折射率） 时，这种光称为寻常 光，简称为o光；若其 入射角的正弦与折射 角的正弦值比随入射