Efecte electroóptico

Es diu efecte electro-òptic al canvi de les propietats òptiques d'un material en resposta a un camp elèctric que varia llentament en comparació a la freqüència de la llum. L'aplicació d'un camp elèctric sobre la matèria causa la recalcada de les càrregues que en ella existixen, produint dipols o reorientando els ya existents. En qualsevol cas, el camp elèctric induïx en el material una anisotropía o modifica la que poguera existir anteriorment. En concret, l'aplicació d'un camp estàtic modifica el tensor dielèctric i en això els índexs de refracció, i, per tant, elipsoide dels índexs que és qui definix el tipo d'anisotropía en el mig. Si el camp aplicat és oscilante, es poden produir en el mig, a banda del destorbament de la anisotropía òptica, resonàncies mecàniques sincronisades en els modos mecànics del sòlit.

L'efecte electro-òptic, combinat en l'efecte fotoeléctrico i la fotoconductividad donen raïl a l'efecte fotorrefractivo.

Explicació

Este efecte engloba distints fenomens que poden ser subdivididos en:

Canvis en l'absorció

• Absorció elèctrica: canvis de les constants d'absorció
• Efecte Franz-Keldysh: canvi en l'absorció en semiconductors
• Efecte Stark de confinat quàntic: canvi en l'absorció dels pous quàntics en alguns semiconductors
• Efecte electrocrómico: creació d'una banda d'absorció en alguna llongitut d'ona, causant un canvi en el color

Els canvis en l'absorció poden tindre un fort efecte en l'índex de refracció per a llongituts d'ones propenques a la frontera d'absorció, per la relació Kramers-Kronig.

Canvis en els índexs de refracció i permitividad

• Efecte Pockels (o efecte electro-òptic llineal): canvi en l'índex de refracció linealment proporcional al camp elèctric.
• Efecte Kerr (o efecte electro-òptic quadràtic): canvis en l'índex de refracció proporcional al quadrat del camp elèctric.
• Electro-gir: canvi de rotació òptica del material

Els materials que presenten estes característiques són cristals que es coneixen per ser birrefringentes, és dir, un material anisotrópico que presenta diferents velocitats de propagació de llum depenent del pla de la polarisació i de la direcció de propagació a través del material. El raig de llum que incidix sobre ell, se separa en dos rajos: ordinari i extraordinari, els quals són perpendiculars entre sí i en diferents velocitats; poden també propagar-se en direccions diferents depenent de l'orientació relativa del material.

n_i-n_o=KλI²

sent n_o l'índex de refracció ordinari, n_i l'índex de refracció extraordinari, K la constant de Kerr, I el camp elèctric, i λ la llongitut d'ona.

Existixen dos efectes electro-òptics de gran importància, l'efecte Kerr i l'efecte Pockels.

Efecte Kerr

Artícul principal → Efecte Kerr.

La majoria dels vidres, gasos, i alguns cristals

n_(I) ≈ (nsn³I²)/2

sent n és l'índex de refracció del material, s el coeficient de Kerr, i I camp elèctric.

Efecte Pockels

Artícul principal → Efecte Pockels.

Manté la linealidad del sistema per la seua fòrmula, la qual expressa que el canvi d'índex de refracció sobre el camp elèctric té característiques llineals. És dir, la variació en l'índex de refracció serà proporcional al camp aplicat.

n_(I)≈n-Δn

A on n és l'índex de refracció del material i r el coeficient de Pockels a 25 °C en camps elèctrics en 20kV/cm, i I camp elèctric.

Aplicacions

Moduladors electro-òptics: es basen en cristals electro-òptics que presenten l'efecte Pockels. L'ona transmesa és modulada en el camp elèctric aplicat al cristal. Per a modular l'amplitut és necessari que s'introduïxca el cristal entre dos polarisadors llineals.

Deflectors electro-òptics:

utilisen prismes de cristals electro-òptics. L'índex de refracció canvia per l'efecte Pockels, canviant aixina la direcció de propagació del fes dins del prisma.

Vore també

• Efecte Kerr
• Efecte Pockels
• Anisotropía
• Electroóptica
• Birrefringencia
• Camp elèctric
• Efecte fotoeléctrico