ファラデー回転子

ファラデー回転子は、ファラデー効果に基づく偏光回転子です。ファラデー効果は、縦方向の静磁場が存在する場合に光が物質を透過する磁気光学効果です。偏光状態(直線偏光の軸や楕円偏光の方向など) は、波がデバイスを通過するときに回転しますが、これは左円偏光と右円偏光の位相速度のわずかな違いによって説明されます。したがって、これは光学活性と同様に円複屈折の例ですが、磁場が存在する場合にのみこの特性を持つ物質が関係します。

円複屈折は、反対の円偏光間の伝播に違いを伴うもので、波の偏光を変換しますが単純な回転を介さない線形複屈折（または、用語がさらに指定されていない場合は単に複屈折）とは異なります。

偏光状態は、印加された縦磁場に比例して次のように回転します。

${\displaystyle \beta =VBd\!}$

ここで、は回転角（ラジアン）、 は伝播方向の磁束密度（テスラ）、 は光と磁場が相互作用する経路の長さ（メートル）、 は 物質のベルデ定数です。 この経験的比例定数（単位はラジアン/テスラ/メートル、rad/(T·m)）は波長と温度によって変化し^{[1] [2] [3]}、さまざまな物質について表にまとめられています。 ${\displaystyle \beta}$${\displaystyle B}$${\displaystyle d}$${\displaystyle V}$

ファラデー回転は、非相反的な光伝播のまれな例です。相反性は電磁気学の基本原理ですが、この場合の見かけ上の非相反性は、静磁場を考慮せず、結果として生じるデバイスのみを考慮した結果です。砂糖溶液などの光学的に活性な媒体内の回転とは異なり、偏光ビームを同じファラデー回転子に反射させて戻すと、ビームが媒体を通過する際に受けた偏光の変化が元に戻ることはなく、実際には2倍になります。次に、45°回転するファラデー回転子を実装することにより、直線偏光源からの不注意な下流反射は、偏光が90°回転して戻り、偏光子で簡単にブロックできます。これが、望ましくない反射が上流の光学システム（特にレーザー）を混乱させるのを防ぐために使用される 光アイソレータの基礎です。

ファラデー回転と他の偏光回転メカニズムの違いは次のとおりです。光学的にアクティブな媒体では、偏光方向はどちらの方向でも同じ方向にねじれたり回転したりします (たとえば、右ねじのように)。したがって、平面反射の場合は元の回転が逆転し、入射ビームは元の偏光に戻ります。一方、ファラデー回転子では、反対方向への光の通過は伝播方向に対して反対方向の磁場を経験し、回転 (伝播方向に対する) は磁場によって決定されるため (上記の式を参照)、その回転は 2 つの伝播方向間で反対になります。

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