Naučme sa spoločne princíp aplikácie materiálov magnetooptických kryštálov!

S rozvojom optickej komunikácie a vysokovýkonnej laserovej technológie sa výskum a aplikácia magnetooptických izolátorov čoraz viac rozširujú, čo priamo podporuje vývoj magnetooptických materiálov, najmäMagnetooptický kryštál. Medzi nimi magnetooptické kryštály, ako je ortoferit vzácnych zemín, molybdenan vzácnych zemín, wolfráman vzácnych zemín, ytriový železný granát (YIG), terbium-hliníkový granát (TAG), majú vyššie Verdetove konštanty, čo ukazuje jedinečné výhody magnetooptického výkonu a široké možnosti použitia.

Magnetooptické efekty možno rozdeliť do troch typov: Faradayov efekt, Zeemanov efekt a Kerrov efekt.

Faradayov efekt alebo Faradayova rotácia, niekedy nazývaná magnetooptický Faradayov efekt (MOFE), je fyzikálny magnetooptický jav. Polarizačná rotácia spôsobená Faradayovým efektom je úmerná priemetu magnetického poľa pozdĺž smeru šírenia svetla. Formálne ide o špeciálny prípad gyroelektromagnetizmu získaného, ​​keď je tenzor dielektrickej konštanty diagonálny. Keď lúč rovinne polarizovaného svetla prechádza cez magnetooptické médium umiestnené v magnetickom poli, rovina polarizácie rovinne polarizovaného svetla sa otáča s magnetickým poľom rovnobežným so smerom svetla a uhol vychýlenia sa nazýva Faradayov uhol rotácie.

Zeemanov efekt (/ˈzeɪmən/, holandská výslovnosť [ˈzeːmɑn]), pomenovaný po holandskom fyzikovi Pieterovi Zeemanovi, je efektom rozdelenia spektra na niekoľko zložiek v prítomnosti statického magnetického poľa. Je to podobné ako pri Starkovom efekte, to znamená, že spektrum sa pôsobením elektrického poľa rozdelí na niekoľko zložiek. Podobne ako pri Starkovom efekte, prechody medzi rôznymi komponentmi majú zvyčajne rôznu intenzitu a niektoré z nich sú úplne zakázané (pod aproximáciou dipólu), v závislosti od pravidiel výberu.

Zeemanov jav je zmena frekvencie a smeru polarizácie spektra generovaného atómom v dôsledku zmeny orbitálnej roviny a pohybovej frekvencie okolo jadra elektrónu v atóme vonkajším magnetickým poľom.

Kerrov efekt, tiež známy ako sekundárny elektro-optický efekt (QEO), označuje jav, že index lomu materiálu sa mení so zmenou vonkajšieho elektrického poľa. Kerrov efekt sa líši od Pockelsovho efektu, pretože indukovaná zmena indexu lomu je úmerná štvorcu elektrického poľa a nie lineárna zmena. Všetky materiály vykazujú Kerrov efekt, ale niektoré kvapaliny ho prejavujú silnejšie ako iné.

Ferit vzácnych zemín ReFeO3 (Re je prvok vzácnych zemín), tiež známy ako ortoferit, objavil Forestier et al. v roku 1950 a je jedným z prvých objavených magnetooptických kryštálov.

Tento typMagnetooptický kryštálje ťažké rásť smerovým spôsobom kvôli veľmi silnej konvekcii taveniny, silným osciláciám v ustálenom stave a vysokému povrchovému napätiu. Nie je vhodný na pestovanie Czochralského metódou a kryštály získané hydrotermálnou metódou a kosolventnou metódou majú nízku čistotu. Súčasná pomerne účinná metóda rastu je metóda optickej plávajúcej zóny, takže je ťažké pestovať veľké, vysokokvalitné monokryštály ortoferitu vzácnych zemín. Pretože kryštály ortoferitu vzácnych zemín majú vysokú Curieho teplotu (až 643 K), pravouhlú hysteréznu slučku a malú koercitívnu silu (asi 0,2 emu/g pri izbovej teplote), majú potenciál na použitie v malých magneto-optických izolátoroch, keď je priepustnosť vysoká (nad 75 %).

Spomedzi molybdénanov vzácnych zemín sú najviac študované scheelitové dvojnásobné molybdénany (ARe(MoO4)2, A je ión kovu vzácnych zemín), trojnásobný molybdénan (Ｒe2(MoO4)3), štvornásobný molybdénan (A2Re2(MoO4)4) a 7-násobný molybdénan (A4)42e＼2

Väčšina z nichMagnetooptické kryštálysú roztavené zlúčeniny rovnakého zloženia a možno ich pestovať Czochralského metódou. Avšak vzhľadom na prchavosť MoO3 počas procesu rastu je potrebné optimalizovať teplotné pole a proces prípravy materiálu, aby sa znížil jeho vplyv. Problém rastových defektov molybdénanu vzácnych zemín pri veľkých teplotných gradientoch nebol efektívne vyriešený a nemožno dosiahnuť rast kryštálov veľkých rozmerov, takže ho nemožno použiť vo veľkých magnetooptických izolátoroch. Pretože jeho Verdetova konštanta a priepustnosť sú relatívne vysoké (viac ako 75 %) vo viditeľnom a infračervenom pásme, je vhodný pre miniaturizované magnetooptické zariadenia.