Das Meßprinzip des Kerr-Magnetometers beruht auf der Drehung der Polarisationsebene eines linear-polarisierten Lichtstrahls bei der Reflexion an einer magnetischen Oberfläche. Eine Laserdiode emittiert dabei in unserem Fall monochromatisches Licht mit einer Wellenlänge von l=670 nm. Dieses wird mit Hilfe eines Polarisators linear polarisiert und durch eine Sammellinse auf die Probe fokussiert. Der reflektierte Laserstrahl passiert dann einen Faradaymodulator. Hierunter versteht man einen Flintglasstab, um den eine Spule gewickelt ist. Lässt man durch die Spule einen Strom fließen, so dreht sich die Polarisationsebene des Lichtes, welches den Stab durchstrahlt, proportional zum angelegten Strom. Hinter dem Faradaymodulator befindet sich der Analysator (ein um 90° zum Polarisator gedrehtes Polarisationsfilter) und eine weitere Linse, die den Laserstrahl in den Photodetektor fokussiert.
Da die Kerr-Drehungen nur im mrad-Bereich liegen, kann die Bestimmung des Kerr-Winkels nicht durch einfaches Aufsuchen des Intensitätsminimums durch Verdrehen des Analysators erfolgen und anschließend der Winkel abgelesen werden. Hier bedient man sich der sogenannten Lock-In Messtechnik und einer Rückkopplungsschaltung.
Das Detektorsignal wird zunächst verstärkt und in einen Lock-In-Verstärker geleitet. Das Signal am Ausgang des Lock-Ins wird integriert und zu dem Oszillator-Signal (Referenzsignal des Lock-In-Verstärkers) q~sinwt in einem Additionsverstärker addiert. Schließlich verstärkt ein weiterer Leistungsverstärker dieses Signal für den Faradaymodulator. Der Drehwinkel des Faradaymodulators ist direkt proportional zum angelegten Strom, denn es gilt:
(R=Konstante) und
für eine lange Spule.
Ist noch keine Kompensation der Kerr-Drehung erfolgt (es ist also q=¹qk), erhält man am Fotodetektor folgendes Signal:
Die Intensität am Photodetektor ist nun gegeben durch:
und man sieht, dass; für diesen Fall noch Anteile von w im Lock-In verstärkt werden. Man erhält also ein Ausgangssignal, welches dann zeitlich integriert wird und q= liefert. Ist die Kerr-Drehung vollständig kompensiert (q= = qk) erhält man nur noch Komponenten mit 2w, was der doppelten Referenzfrequenz entspricht:
Jetzt gibt der Lock-In kein Signal mehr aus. Die Regelung bewirkt also, daß am Lock-In immer ein Signal von Null ausgegeben wird. Die Kerr-Drehung ist damit proportional zum Gleichspannungsanteil, den der Integrator ausgibt. Mittels einer ADC-Karte wird es digitalisiert und in einen PC eingelesen. Dieser steuert ferner ein bipolares Netzteil, mit dem man über einen Elektromagneten ein äußeres Magnetfeld an die Probe anlegen kann. Mit einem Messprogramm lassen sich dann verschiedene Feldstärken durchfahren und jeweils die Kerr-Drehung bestimmen. Somit erhält man für die untersuchte Probe spezifische Ummagnetisierungskurven.