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3.5.1光波在磁光晶體中傳播 3.5.2磁光調(diào)制 旋光水晶有旋光現(xiàn)象2）旋光定義：5）左旋和右旋晶體磁光效應(yīng)是磁光調(diào)制的物理基礎(chǔ)。當(dāng)光波通過(guò)這種磁化的物體(磁性物質(zhì)）時(shí)，其傳播特性發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為磁光效應(yīng)。 磁光效應(yīng)包括法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)、克爾效應(yīng)、磁雙折射效應(yīng)等。其中最主要的是法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，它使一束線偏振光在外加磁場(chǎng)作用下的介質(zhì)中傳播時(shí)，其偏振方向發(fā)生旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)角度?的大小與沿光束方向的磁場(chǎng)強(qiáng)H和光在介質(zhì)中傳播的長(zhǎng)度L之積成正比，即 ?＝VHL(1)裝置、光路在光頻波段內(nèi)，令，幾乎所有的磁光現(xiàn)象都可得到解釋。假設(shè)磁場(chǎng)沿z軸方向，取磁光介質(zhì)中傳播的平面波為:假設(shè)光波在立方晶體或各向同性介質(zhì)中（）平行于磁化強(qiáng)度（z）方向（lx=ly=0，lz=1）傳播，得可見(jiàn)Ez=0，即介質(zhì)中傳播的光波為橫波，相應(yīng)的傳播模式為右旋和左旋的兩個(gè)圓偏振光波：第十二頁(yè)，編輯于星期六：十六點(diǎn)三十分。因此，沿x方向偏振的入射光經(jīng)過(guò)長(zhǎng)度為L(zhǎng)的磁光介質(zhì)后將偏轉(zhuǎn)一個(gè)角度當(dāng)磁化強(qiáng)度較弱，B與H為線性關(guān)系，即?=?0為常量。因而旋光率?與外加磁場(chǎng)強(qiáng)度在成正比,式可寫(xiě)成: 式中V稱為韋爾德（Verdet）常數(shù)，它表示在單位磁場(chǎng)強(qiáng)度下線偏振光波通過(guò)單位長(zhǎng)度磁光介質(zhì)后偏振方向旋轉(zhuǎn)的角度。法拉第旋轉(zhuǎn)的特殊規(guī)律（2）光沿磁場(chǎng)方向通過(guò)時(shí)，振動(dòng)面右旋。 光逆磁場(chǎng)方向傳播時(shí)，振動(dòng)面左旋。（4）法拉第旋轉(zhuǎn)的用途對(duì)于旋光現(xiàn)象的物理原因，可解釋為外加磁場(chǎng)使介質(zhì)分子的磁矩定向排列，當(dāng)一束線偏振光通過(guò)它時(shí)，分解為兩個(gè)頻率相同、初相位相同的兩個(gè)圓偏振光，其中一個(gè)圓偏振光的電矢量是順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，稱為右旋圓偏振光，而另一個(gè)圓偏振光是逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的，稱為左旋圓偏振光。這兩個(gè)圓偏振光無(wú)相互作用地以兩種略有不同的速度?+＝c/nR和?-＝c/nL傳播，它們通過(guò)厚度為L(zhǎng)的介質(zhì)之后產(chǎn)生的相位延遲分別為:當(dāng)它們通過(guò)介質(zhì)之后，又合成為一線偏振光，其偏振方向相對(duì)于入射光旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度。zA表示入射介質(zhì)的線偏振光的振動(dòng)方向，將振幅A分解為左旋和右旋兩矢量AL和AR，假設(shè)介質(zhì)的長(zhǎng)度L使右旋矢量AR剛轉(zhuǎn)回到原來(lái)的位置，此時(shí)左旋光矢量(由于vL≠vR)轉(zhuǎn)到A’L，于是合成的線偏振光A’相對(duì)于入射光的偏振方向轉(zhuǎn)了一個(gè)角度?，此值等于?角的一半，即 ?=?/2＝?（nR–nL）L/?(3) 可以看出，A’的偏振方向?qū)㈦S著光波的傳播 向右旋轉(zhuǎn)。這稱為右旋光效應(yīng)。磁致旋光效應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向僅與磁場(chǎng)方向有關(guān)，而與光線傳播方向的正逆無(wú)關(guān)，這是磁致旋光現(xiàn)象與晶體的自然旋光現(xiàn)象不同之處(即當(dāng)光束往返通過(guò)自然旋光物質(zhì)時(shí)，因旋轉(zhuǎn)角相等方向相反而相互抵消)。但通過(guò)磁光介質(zhì)時(shí)，只要磁場(chǎng)方向不變，旋轉(zhuǎn)角都朝一個(gè)方向增加，此現(xiàn)象表明磁致旋光效應(yīng)是一個(gè)不可逆的光學(xué)過(guò)程，因而可利用來(lái)制成光學(xué)隔離器或單通光閘等器件。3.4磁光調(diào)制1.磁光體調(diào)制器?s：是單位長(zhǎng)度飽和法拉第旋轉(zhuǎn)角；2.磁光波導(dǎo)調(diào)制器蛇形磁場(chǎng)變化的周期為Chapter4光電探測(cè)技術(shù)4.1半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)二、半導(dǎo)體的能帶 能帶理論：晶體中的電子只能處于能帶的能級(jí)上，且每一個(gè)能帶中都有與原子總數(shù)相適應(yīng)的能級(jí)數(shù)。 泡利原理：在每一個(gè)能級(jí)上最多只能容納兩個(gè)自旋方向相反的電子。 半導(dǎo)體晶體能帶圖：根據(jù)能量最小原理，電子填充能帶時(shí)，總是從最低的能帶、最小能量的能級(jí)開(kāi)始填充。 滿帶：任何時(shí)間都填滿電子數(shù)。 價(jià)帶：絕對(duì)零度時(shí)，價(jià)帶為價(jià)電子占滿。而導(dǎo)帶中沒(méi)有電子。 導(dǎo)帶：價(jià)帶中電子獲得足夠的熱能或輻射能后，就會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入導(dǎo)帶。三、半導(dǎo)體的類型2、N型半導(dǎo)體 對(duì)N型半導(dǎo)體，施主雜質(zhì)中的電子只要獲得很小的能量，就能脫離原子而參加導(dǎo)電，由于導(dǎo)帶中的電子在導(dǎo)電中起主要作用，因此也稱為“電子型半導(dǎo)體”。由能級(jí)圖可見(jiàn)，施主能級(jí)處于禁帶內(nèi)導(dǎo)帶底的下面。電子從施主能級(jí)躍遷到導(dǎo)帶所需的能量。在常溫下，電子所具有的平均熱能就足以使施主原子電離。因此，對(duì)N型半導(dǎo)體具有較高的電導(dǎo)率。3、P型半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體是以空穴為主導(dǎo)電的半導(dǎo)體，這樣的半導(dǎo)體也稱為“空穴型半導(dǎo)體”。由能級(jí)圖可見(jiàn)，受主能級(jí)處于禁帶內(nèi)價(jià)帶頂?shù)纳戏?，價(jià)帶電子躍遷到受主能級(jí)所需的電離能。這時(shí)由于電子填充了共價(jià)鍵中的空位而出現(xiàn)空穴。在常溫下，電子所具有的平均熱能就足以使受主原子電離。因此，對(duì)P型半導(dǎo)體具有較高的電導(dǎo)率。 說(shuō)明： 從半導(dǎo)體載流子的濃度考慮，若在無(wú)輻射時(shí)電子和空穴的濃度分別為n和p，則當(dāng)n＜＜p時(shí)，這種半導(dǎo)體稱為P本征半導(dǎo)體；當(dāng)n＞＞p時(shí)，稱為N型半導(dǎo)體；當(dāng)n＝p時(shí)，稱為I型半導(dǎo)體。 四、熱平衡載流子1、本征半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí) 在熱平衡狀態(tài)下，由于電子和空穴成對(duì)產(chǎn)生，導(dǎo)帶中的電子濃度應(yīng)等于價(jià)帶中的空穴濃度＝，其負(fù)電荷與正電荷相等，半導(dǎo)體是電中性的五、非平衡載流子六、載流子的運(yùn)動(dòng)七、光輻射與半導(dǎo)體的相互作用⒈本征吸收 本征吸收是指電子在輻射作

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