Введение к работе
Актуадьяветъ работы. Спин-орбитальное взаимодействие зземеогарных частиц с ненулевой массой, как заряженных, так и нейтральных, хорошо известно и используется для объяснения тонкой структуры спектральных линий, эффекта Зеемаиа и других эффектен. Хотя было обнаружено изменение састтняя поляризации света лри его распространеаии по неляосшй траектории, а также продольный и гюяеречкын сдвиги поляризованного свеча при полном внутреннем отражении, зависящие от состояния веляризации^, считалось, что эншентаряые частицы с нулевой массой — фотоны — ве обладают спин-орбитальным взаимодействием, и, следовательно, поляризация света и его направление распространения взаимно независимы.
Впервые идея взаимовлияния поляризации света я его траектории была высказана в 199Q году2, к было предсзшзано влияние знака циркулярной поляризации на характер распространения света в оптическом вожжае с неограниченным па-ргййшаиесшм профилем показателя ареяомнеиня, В 1991 году этот эффект был обнаружен экспериментально как поворот енекл-картины циркулярно ноляризо-яагашго света, раепространяющегаея в оптическом волокне со ступенчатым профилем даказатеяя преломления, при смене знака циркулярной поляризации. Эффект пшушл название оптического эффекта Магнуса и был интерпретирован как проявление спин-орбитального взаимодействия фотона* возникающего в локально изотропной оптически неоднородной среде3.
Можно «жидать, что сяия-врбятаяыюе взаимодействие фотона должно проявляться и при воздействии внешнего магнитного ноля Этот эффект был предсказан4 и экспериментально наблюдался как поворот спехя-картшш света, прошедшего через оптическое волокно, помещенное в продольное магнитное иоле,
'Kundikova, NB Spm-Ortat interaction of a Photos- Theory and Expemnenl on the Mutual Influence of Poianzanoo and Propagation t ND. Keodrisova, В Ч&. ZePdovich і I In boak: ICO IV/Todamissu Asakara (ed) -Bette, Heidelberg, New Ymk, Barcdoaa, Heag Kong; Milan; Pans, Singapore, Tokyo Spnnger, (Sprmger senes in optical sciences, 74), 1999
2Зельдовнч, JJ- Поворот няоекоста меридионального луча в градиентном световоде за счет циркуляр-ности воляризааян / БЛ Зельдович, & С Либермая// Квантовая элекгроишса. - J 99ft — Т !7 -С 493
3 Влияние циркуяярноети ноляризании на рашространеиие света в опхичесжэм «еяокне / А В Дугин, БД Зельдович, НД Кундикова,В.С.Либерман //Письма в ЖЭТФ -1991 -Т 53 -С 186
4Banmova,NB Rotation of» ray Ъу з magiene told/NJB Baranova,B %.Zel'dovich//Письма в ЖЗТФ — 1994 -Т59 -С 648
при смене направления магнитно!» пела1. Позже был экспериментально обнаружен эффект расщепления линейно поляризованного луча, прошедшего через оптически однородную среду, помешенную в поперечное магнитное поле2.
В настоящее время исследованию спин-орбитального взаимодействия света и связанных с ним эффектов уделяется большое внимание, обусловленное тсак появлением новых материаловJ'4, так ш попытками построить общую теорию, которая описывала бы сшш-орбитаяшое взаимодействие частиц с нулевой и ненулевой массой5
Вместе с тем, ряд проблем, связанных с влиянием среды и внешних воздействий из распространение поляризованною света, в настоящее время недостаточно исследован. В частности, недостаточно изучено распространение нгошризован-нощ света в мадомодавых оптических волокнах. Требует дополнительных исследований и проблеме влияния магнитного поля на распространение поляризованного света в оптическом волокне, помещением в продольное магнитное воде. Все выще изложенное и определяет шегуальность проведенных исследований
Щедь «аствящфй работы заключается в исследовании, влияния пояяризжЕшк и магнитного ноля на траекторию поляризованного света нри его распространении в оптических волокнах. Для достижения даетавяеинов дели решалнсьеледуюшие задачи;
1)деталь«оеисследов;ада[йЄїггидеаюгозффеіп:аМаг»усавмаломед0»%іхоаїи--такт волокнах,
исследование влияния различных состояний тюляртапи» снега, прешедиш-I» через оптическое волокно, на еяешмезртийу на вшаде из.вашша,
исследование влияния продольжи мвдшяогововяш траекторию іюляри-зованнрго света при его распространшии в оптических воагаагах,
'Наблюдение "магнитного" пегеротасвдет-карзтысвяа^прашедшегО'Чевезопвиескаеволокно /МЛ ДщдатгИВ-Жири«ова.Б-Я Зельдович,НЛКтвтот //ПиеьммЖЗТФ -1994 -Т 59 -С 734
гВ4&ег> G U A Direction of Optwat Energy How ш a Transverse Magoew, Field / G.L J A R&kea, В A V9nTtgeetei//Phys Rev Lett- 1997 -V 78 -P 847
30neda M, Hell Effect of ЪщЫ/Н Onoda, S, Murafeami, N Nagaosa//Phys Rev bett -2Є04 -V 93 -P 0S3901
*Ивднвв, A-B Оптический эффект Магнуса в меггамакадацщх т фаддемзгишшх ишкроироводков / А В Иванов, АН. ЦІМНГЙН, А.В, Ведаев, В А Иванов //Пивыча в ЖЭТФ -2007 -Выл И -X» 85 -С, 694
5Herv3tiiy, PA, Nop-Commutative Meenames m Ма$мзшн»1 wA Ю Condensed Matte P^ysws / PA Horvstoy//S>TOtBe^,In»grabiSityeiidGeonieBy;Methoasie«iA^jliCianens -2006,-V. 2 ~P-09O
4) создание методики компьютерной обработки результатов физического и компьютерного экспериментов в виде графических файлов
Научная новизна. Впервые определены условия наблюденияоптическогоэф-фекта Магнуса в маломодовом оптическом волокне.
Впервые теоретически и экспериментально показано, что изменение эллиптичности поляризованного излучения на входе в оптическое волокно приводит к повороту снекл-картины на выходе из волокна.
Впервые экспериментально показано, что искажение спекя-картины в специальных магнитооптических волокнах, помешенных в продольное магнитное поле, однозначно связано с величиной приложенного магнитного поля
Практическая ценность. "Магнитный" поворот спеют-картины света, прошедшего через волокно, может быть использован для создания волоконно-оптического датчика магнитного поля.
Поворот спекл-картины при изменение эллиптичности света на входе в волок-но может быть использован для создания волоконно-оптического датчика, чув' ствительного к эллиптичности поляризованного света.
Программное обеспечение позволяет производить сравнение практически любых цифровых изображений, что может быть использовано для обработки результатов компьютерных экспериментов и результатов физических экспериментов, полученных при помощи цифровой видеотехники.
Основные положения, выносимые на защиту
Возможность наблюдения оптического эффекта Магнуса в маломодовых волокнах определяется относительным вкладом мод с т = ±1 в модовый состав света, распространяющеюся в волокне.
Изменение эллиптичности света на входе в волокно приводит к повороту спекл-картины на его выходе
Характер изменения спекд-картины света, прошедшего через оптическое волокно, помещенное в продольное магнитное поле, при изменении величины магнитного поля определяется модовым составом света, распространяющегося в волокне, длиной волокна в магнитном поле и полной длиной волокна
Изменение спекл-картины света, прошедшего через оптическое волокно помещенное в продольное магнитное поле, одназначно связано с величиной магнитного поля
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на XVII Международной конференции не когерентной и нелинейной оптике КиНО-2001, п Минск, ва 2 Международной конференции молодых ученых и специалистов "Оптижа-2001", Санкт-Петербург, на конференции Polarization Орііс5-2ЩБ, Poivijarvi, Finland, на конкурсах молодых ученых в ИЭФ Ур0 РАН в 2002 и 2003 годах, а также обеузкдались на семинарах ЮУрГУ
Публикация. Основное содержание диссертации опуілишванв в шести работах, список которых приведен в конце реферата.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и спискадитературы, содержащею 101 наименоваяие цитируемой литературы Полный объем диссертации — 147 страниц, включая 29 рисунков
