Оптический затвор
Опти́ческий затво́р, устройство для пропускания и прерывания потока света. Он может быть как одноразового действия, например в фотоаппарате для обеспечения заданного времени выдержки, так и многоразового, например в кинокамере. По принципу действия выделяют механические, электрооптические и магнитооптические затворы. Механические оптические затворы обладают малым быстродействием (порядка 10–4 c), которое определяется инерцией подвижных элементов – диафрагм, зеркал, призм. Быстродействие значительно повышается (до 10–5–10–6 с) в оптических затворах, работающих на основе электрооптических (электрооптический эффект Керра, эффект Поккельса) и магнитооптических (магнитооптический эффект Керра, эффект Фарадея) эффектов.
Оптический затвор на основе эффекта Керра состоит из электрооптической ячейки, помещённой между двумя параллельными или скрещенными поляризаторами. В первом случае затвор закрывается при подаче на ячейку напряжения, при котором возникающее в среде двойное лучепреломление приводит к сдвигу фаз между обыкновенной и необыкновенной волной на величину . Во втором случае (со скрещенными поляризаторами) затвор открывается. Аналогично работает магнитооптический затвор. Его действие основано на зависимости угла поворота плоскости поляризации света, распространяющегося в среде, от напряжённости магнитного поля, пронизывающего её. Ячейка Фарадея также устанавливается между двумя поляризаторами; управляют затвором, изменяя ток соленоида, охватывающего ячейку. Важным свойством, отличающим магнитооптический затвор от других затворов, является его невзаимность: будучи открытым для пучка излучения, проходящего затвор в прямом направлении, он закрыт для света, идущего в обратном направлении, что позволяет использовать его в качестве оптического изолятора.
Дальнейшее улучшение быстродействия связано с возможностями нелинейно-оптического управления светом. При измерении сверхкоротких лазерных импульсов для управления электрооптическим затвором вместо электрических импульсов используются мощные поляризованные световые импульсы длительностью порядка 10–15 с, которые, распространяясь в ячейке Керра, приводят вследствие нелинейности среды к возникновению оптически наведённого двулучепреломления. Мощный линейно-поляризованный лазерный импульс наводит в керровской среде кратковременное двойное лучепреломление, которое изменяет состояние поляризации сигнального пучка по отношению к мощному импульсу. В результате сигнал проходит через анализатор, который вначале был скрещён с направлением поляризации сигнала и не пропускал его. Скорость переключения таких оптических затворов очень высока (до 10–14 с). С их помощью можно сфотографировать сверхкороткий лазерный импульс «в профиль» во время его распространения в рассеивающей среде.
Оптические затворы используются не только в фоторегистрирующих устройствах, но и для модуляции интенсивности света в лазерах. Например, закрытый затвор, установленный внутри лазерного резонатора, при быстром его открывании позволяет получить т. н. режим гигантского импульса.