El efecto Kerr, tambin llamado el efecto electro-ptico cuadrtica, es un cambio en el ndice de refraccin de un material en respuesta a un campo elctrico aplicado. El efecto Kerr es distinto del efecto Pockels en que el cambio de ndice inducida es directamente proporcional al cuadrado del campo elctrico en lugar de variar linealmente con ella. Todos los materiales muestran un efecto Kerr, pero ciertos lquidos muestran que ms fuertemente que otros. El efecto Kerr fue descubierta en 1875 por John Kerr, un fsico escocs.Dos casos especiales del efecto Kerr se consideran normalmente, siendo estos el efecto Kerr electro-ptico, o efecto Kerr DC, y el efecto Kerr ptico, o efecto Kerr de CA.Kerr efecto electro-pticoEl efecto electro-ptico Kerr, o efecto Kerr CC, es el caso especial en el que un campo elctrico externo que vara lentamente se aplica mediante, por ejemplo, una tensin en los electrodos a travs del material de la muestra. Bajo esta influencia, la muestra se convierte en birrefringente, con diferentes ndices de refraccin para luz polarizada paralela o perpendicular al campo aplicado. La diferencia en el ndice de refraccin,? N, est dada pordonde? es la longitud de onda de la luz, K es la constante de Kerr, y E es la fuerza del campo elctrico. Esta diferencia en el ndice de refraccin hace que el material para actuar como una placa de onda cuando la luz es incidente sobre el mismo en una direccin perpendicular al campo elctrico. Si se coloca el material entre dos "cruzados" polarizadores lineales, ninguna luz se transmite cuando el campo elctrico est apagado, mientras que casi toda la luz ser transmitida por algn valor ptimo del campo elctrico. Los valores ms altos de la constante de Kerr permiten la transmisin completa a lograrse con un campo elctrico aplicado ms pequeo.Algunos lquidos polares, tales como nitrotolueno y nitrobenceno exhiben muy grandes constantes de Kerr. Una clula de vidrio lleno con uno de estos lquidos se llama una celda Kerr. Estos se utilizan con frecuencia para modular la luz, ya que el efecto Kerr responde muy rpidamente a los cambios en el campo elctrico. La luz puede ser modulada con estos dispositivos a frecuencias de hasta 10 GHz. Debido a que el efecto Kerr es relativamente dbil, una clula tpica Kerr puede requerir voltajes de hasta 30 kV para lograr una total transparencia. Esto est en contraste con las clulas Pockels, que pueden funcionar a tensiones mucho ms bajas. Otra desventaja de las clulas de Kerr es que el mejor material disponible, nitrobenceno, es venenoso. Algunos cristales transparentes tambin se han utilizado para la modulacin de Kerr, aunque tienen ms pequeas constantes de Kerr.En los medios de comunicacin que carecen de simetra de inversin, el efecto Kerr es generalmente enmascarado por el efecto Pockels mucho ms fuerte. El efecto Kerr todava est presente, sin embargo, y en muchos casos se puede detectar independientemente de las contribuciones efecto Pockels.Efecto ptico KerrEl efecto Kerr ptico, o efecto Kerr de CA es el caso en el que el campo elctrico es debido a la propia luz. Esto provoca una variacin en el ndice de refraccin que es proporcional a la irradiacin local de la luz. Esta variacin del ndice de refraccin es responsable de los efectos pticos no lineales de auto-centrado, la modulacin de fase y auto-Inestabilidad modulacin, y es la base para Kerr-lente modelocking. Este efecto slo se vuelve significativa con rayos muy intensos tales como los de los lseres.Efecto Kerr magneto-pticaEl efecto Kerr magneto-ptico es el fenmeno de que la luz reflejada a partir de un material magnetizado tiene un plano ligeramente girado de polarizacin. Es similar al efecto de Faraday en donde el plano de polarizacin de la luz transmitida se hace girar.TeoraEFECTO KERR DCPara un material no lineal, el campo de polarizacin elctrica P depender del campo elctrico E:donde e0 es la permitividad vaco y? es el componente de orden n-simo de la susceptibilidad elctrica del medio. El smbolo ":" representa el producto escalar entre matrices. Podemos escribir esa relacin explcitamente; el componente i-simo para el vector P puede ser expresada como:dnde. A menudo se supone que, es decir, la componente paralela a x de el campo de polarizacin, y as sucesivamente.Para un medio lineal, slo el primer trmino de esta ecuacin es significativa y la polarizacin vara linealmente con el campo elctrico.Para materiales que presentan un efecto Kerr no despreciable, el tercero,? plazo es significativa, con los trminos de orden par suele abandonar debido a la inversin de la simetra del medio Kerr. Considere el campo elctrico E neta producida por una onda de luz de frecuencia? junto con un campo elctrico externo E0:donde E? es el vector de amplitud de la onda.La combinacin de estas dos ecuaciones produce una expresin compleja de P. Para el efecto Kerr DC, podemos descuidar todos excepto los trminos lineales y aquellos en:que es similar a la relacin lineal entre la polarizacin y un campo elctrico de una onda, con un trmino susceptibilidad no lineal adicional proporcional al cuadrado de la amplitud del campo externo.Para los medios de comunicacin no simtricas, este cambio inducido de la susceptibilidad produce un cambio en el ndice de refraccin en la direccin del campo elctrico:donde? 0 es la longitud de onda de vaco y K es la constante de Kerr para el medio. El campo aplicado induce birrefringencia en el medio en la direccin del campo. Una clula Kerr con un campo transversal puede por lo tanto actuar como una placa de onda conmutable, girar el plano de polarizacin de una onda que viaja a travs de l. En combinacin con polarizadores, que puede ser utilizado como un obturador o modulador.Los valores de K dependen del medio y son alrededor de 9,410 a 14 m V-2 para el agua, y 4,410 a 12 m V-2 de nitrobenceno.Para los cristales, la susceptibilidad del medio en general ser un tensor, y el efecto Kerr produce una modificacin de este tensor.EFECTO KERR ACEn el efecto Kerr ptico o de CA, un haz de luz intenso en un medio que puede proporcionar por s misma el campo elctrico modular, sin la necesidad de un campo externo a ser aplicada. En este caso, el campo elctrico est dada por:donde E? es la amplitud de la onda como antes.Combinando esto con la ecuacin para la polarizacin, y teniendo slo los trminos lineales y los de | E | 3 :Al igual que antes, esto se parece a una susceptibilidad lineal con un trmino no lineal adicional:y puesto que:donde n0 = 1/2 es el ndice de refraccin lineal. El uso de un desarrollo de Taylor desde NL