克尔效应keer xiaoying

与电场二次方成正比的电致双折射现象。又称二级电光效应或电光克尔效应。1875年，英国物理学家克尔首先在电场中的玻璃上发现。以后发现一些光学各向同性的透明液体，置于电场中时，也有这种效应。在电场中，这些液体的各向异性分子会一致取向，在这个方向上，折射率与其它方向的折射率不同，媒质呈现各向异性。这时的液体相当于单轴晶体，光轴与电场方向平行从实验中，克尔发现主折射率之差△n=(ne-n0)=λBE2，式中λ是光的波长，E是电场强度，B是克尔常数，它与材料的特性有关，与绝对温度成反比

利用克尔效应可制成克尔开关和克尔调制器。克尔开关由两个线偏振器N₁、N2和克尔盒K所组成。克尔盒两端为玻璃窗，盒内盛有硝基苯液体，液体中有上下两块平行板电极。两电极间有电位差时，克尔盒相当于光轴在竖直方向的波片。N₁和N₂的透振方向互相垂直，而且与光轴方向的夹角为45°。单色光入射到N₁上，出射的是线偏振光。若两电极间无电位差，光不能通过N₂，光路处于“关”的状态。加上电位差V后，线偏振光在克尔盒前玻璃窗分解成o光和e光。从后玻璃窗出射时，两束光的位相差为

δ=2πB

式中l为电极的长度，d为两电极间的距离。使δ=π的电位差，称为半波电压，记作当时，克尔盒相当于半波片，线偏振光通过它后，光振动方向转到N₁的透振方向，光能从N₂通过，光路处于“开”的状态。克尔效应的重要特点是弛豫时间短，即电场一变，δ随之而变，滞后时间仅为10-9秒的数量级。所以，克尔开关的开关频率可达10⁹次/秒，是一种高速开关。它可用于高速摄影，光速测量，激光器中作Q开关。上述装置中，若在电极间加上变化的电势差，克尔盒就相当于可变波片，输出光强也随之变化，受到电极间的电势差调制，这种装置就是克尔调制器。它可用于激光通讯和激光电视。用硝基苯制成的克尔盒，由于硝基苯有毒且易爆，又要求硝基苯很纯，而且在工作时，所需的半波电压也很高(如l=5厘米，d=1厘米时，20000伏)，这些都给使用带来不便。因此，近年来人们试图寻找透明的固体材料，以期用来取代硝基苯。目前已找到铌酸钽钾(KTa_0.65Nb0.35O3，简称KTN)晶体和钛酸钡BaTiO₃)。