近日，西安电子科技大学的郜鹏与中国工程物理研究院的刘杰等人合作并取得一项新进展。他们对螺旋缠绕光纤中的非线性法拉第磁光效应进行了研究。相关研究成果已于2024年11月18日在国际知名学术期刊《物理评论A》上发表。

该研究团队深入研究了螺旋缠绕非线性光纤中的法拉第磁光效应。研究发现，由于维尔德常数和光纤扭转的非线性修正，出现了一个与光强成正比的额外旋转角。

通过分析描述光纤介质中电子运动的振荡器模型，研究人员得到了磁场存在下的三阶磁化率。根据麦克斯韦方程和弯曲空间度量表达式中的最小耦合原理，研究人员推导出了光在螺旋缠绕光纤中的传播方程。

最终，研究人员获得了线偏振光和椭圆偏振光的法拉第旋转角的解析表达式，这些表达式明确指出了法拉第旋转角的一个重要非线性修正。研究人员还讨论了可能的实验观测以及这一理论发现的一些意义。

附：英文原文

Title: Nonlinear Faraday magneto-optic effects in a helically wound optical fiber

Author: Peng Gao, Bin Sun, Jie Liu

Issue&Volume: 2024/11/18

Abstract: We thoroughly investigate the Faraday magneto-optical effects in a helically wound nonlinear optical fiber. We find the emergence of an additional rotation angle proportional to the optical intensity, arisen from the nonlinear corrections to both the Verdet constant and the fiber torsion. By analyzing an oscillator model describing the electron motions in the fiber medium, we can obtain the third-order susceptibility in the presence of the magnetic field. According to the Maxwell's equations and the minimal coupling principle in the metric expression of the curved space, we derive the propagation equations of light in a helically wound optical fiber. Finally, we have obtained the analytic expressions of Faraday rotation angle for both linearly and elliptically polarized lights, which explicitly indicates an important nonlinear correction on the Faraday rotation angles. Possible experimental observations and some implications of our theoretical findings are discussed.

DOI: 10.1103/PhysRevA.110.053516

Source: https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.110.053516