Să învățăm împreună principiul de aplicare al materialelor cristaline magnetooptice!

Odată cu dezvoltarea comunicațiilor optice și a tehnologiei laser de mare putere, cercetarea și aplicarea izolatoarelor magneto-optice au devenit din ce în ce mai extinse, ceea ce a promovat direct dezvoltarea materialelor magneto-optice, în specialCristal Magneto Optic. Printre acestea, cristalele magneto-optice, cum ar fi ortoferita de pământuri rare, molibdatul de pământuri rare, tungstat de pământuri rare, granatul de ytriu fier (YIG), granatul de terbiu aluminiu (TAG) au constante Verdet mai mari, arătând avantaje unice de performanță magneto-optică și perspective largi de aplicare.

Efectele magneto-optice pot fi împărțite în trei tipuri: efect Faraday, efect Zeeman și efect Kerr.

Efectul Faraday sau rotația Faraday, numit uneori efectul Faraday magneto-optic (MOFE), este un fenomen magneto-optic fizic. Rotația de polarizare cauzată de efectul Faraday este proporțională cu proiecția câmpului magnetic de-a lungul direcției de propagare a luminii. Formal, acesta este un caz special de giroelectromagnetism obținut atunci când tensorul constantă dielectrică este diagonală. Când un fascicul de lumină polarizată plană trece printr-un mediu magneto-optic plasat într-un câmp magnetic, planul de polarizare al luminii polarizate plane se rotește cu câmpul magnetic paralel cu direcția luminii, iar unghiul de deviere se numește unghi de rotație Faraday.

Efectul Zeeman (/ˈzeɪmən/, pronunție olandeză [ˈzeːmɑn]), numit după fizicianul olandez Pieter Zeeman, este efectul divizării spectrului în mai multe componente în prezența unui câmp magnetic static. Este similar cu efectul Stark, adică spectrul se împarte în mai multe componente sub acțiunea unui câmp electric. De asemenea, similar cu efectul Stark, tranzițiile între diferite componente au de obicei intensități diferite, iar unele dintre ele sunt complet interzise (sub aproximarea dipolului), în funcție de regulile de selecție.

Efectul Zeeman este modificarea frecvenței și direcției de polarizare a spectrului generat de atom datorită modificării planului orbital și a frecvenței de mișcare în jurul nucleului electronului din atom de către câmpul magnetic extern.

Efectul Kerr, cunoscut și sub denumirea de efect electro-optic secundar (QEO), se referă la fenomenul prin care indicele de refracție al unui material se modifică odată cu modificarea câmpului electric extern. Efectul Kerr este diferit de efectul Pockels deoarece modificarea indusă a indicelui de refracție este proporțională cu pătratul câmpului electric, mai degrabă decât o modificare liniară. Toate materialele prezintă efectul Kerr, dar unele lichide îl prezintă mai puternic decât altele.

Ferita de pământuri rare ReFeO3 (Re este un element de pământ rar), cunoscută și sub numele de ortoferită, a fost descoperită de Forestier și colab. în 1950 și este unul dintre cele mai vechi cristale magnetooptice descoperite.

Acest tip deCristal Magneto Opticeste dificil de crescut într-o manieră direcțională datorită convecției sale foarte puternice în topitură, oscilațiilor severe în starea de echilibru și tensiunii superficiale ridicate. Nu este potrivit pentru creștere prin metoda Czochralski, iar cristalele obținute prin metoda hidrotermală și metoda co-solventului au o puritate slabă. Metoda actuală de creștere relativ eficientă este metoda zonei optice plutitoare, deci este dificil să crească cristale unice de ortoferită de pământuri rare de înaltă calitate, de dimensiuni mari. Deoarece cristalele de ortoferită de pământuri rare au o temperatură Curie ridicată (până la 643K), o buclă de histerezis dreptunghiulară și o forță coercitivă mică (aproximativ 0,2 emu/g la temperatura camerei), ele au potențialul de a fi utilizate în izolatoarele magneto-optice mici atunci când transmisia este mare (peste 75%).

Dintre sistemele de molibdat de pământuri rare, cele mai studiate sunt molibdatul dublu de tip scheelit (ARe(MoO4)2, A este un ion metalic de pământuri rare), molibdatul de trei ori (Ｒe2(MoO4)3), molibdatul de patru ori (A2Re2(MoO4)4) și de șapte ori (A2Re2(MoO4)4) și de șapte ori)(MoO4O4).

Cele mai multe dintre acesteaCristale magnetoopticesunt compuși topiți de aceeași compoziție și pot fi cultivați prin metoda Czochralski. Cu toate acestea, din cauza volatilizării MoO3 în timpul procesului de creștere, este necesar să se optimizeze câmpul de temperatură și procesul de pregătire a materialului pentru a reduce influența acestuia. Problema defectelor de creștere a molibdatului de pământuri rare sub gradienți mari de temperatură nu a fost rezolvată în mod eficient, iar creșterea cristalelor de dimensiuni mari nu poate fi realizată, așa că nu poate fi utilizat în izolatoare magneto-optice de dimensiuni mari. Deoarece constanta sa Verdet și transmitanța sunt relativ mari (mai mult de 75%) în banda vizibil-infraroșu, este potrivit pentru dispozitive magneto-optice miniaturizate.