法拉第磁光效应

定义与物理图像

法拉第磁光效应是指：当一束线偏振光沿某一方向通过介质，且沿光的传播方向存在磁场时，光的偏振面（光矢量振动方向）会发生旋转。旋转方向由磁场方向决定，与光的传播方向是否反向无关（非互易性）。

旋转角关系

偏振面旋转角 θ 与沿光路各点的磁感应强度 B 及光在介质中通过的距离 L 相关，可写为

其中：

• θ 为偏振面旋转角，单位 rad；
• V 为介质的费尔德常数（Verdet 常数），单位 rad/(T·m)，与介质材料、光波长和温度有关；
• B 为沿光传播方向的磁感应强度分量，单位 T；
• L 为光在介质中通过的距离，单位 m。

当磁场沿光路均匀且方向与传播方向平行时，上式简化为

即旋转角与磁感应强度 B 和路径长度 L 成正比。

检测基础

由于旋转角 θ 与 B、L 成正比，通过测量偏振面的旋转角即可反推沿光路的磁场（或产生该磁场的电流）。典型检测思路是：起偏器产生线偏振光，光通过处于磁场中的介质（如光纤）后偏振面旋转，再由检偏器将偏振旋转转换为光强变化，从而由光强读出 θ，进而得到 B 或电流。

条件与适用范围

• 需沿光传播方向存在磁场分量；垂直于传播方向的磁场分量不产生该旋转。
• 旋转角关系中的 V 随波长和温度变化，实际使用需在相应波长与温度条件下确定。
• 该效应是偏振态调制型光纤传感器的一种实现基础，与克尔电光效应、光弹效应同属偏振态调制方法，但物理起因不同：法拉第磁光效应由磁场引起，克尔电光效应由外电场引起，光弹效应由机械应力引起。