Magnetooptički materijali rijetke zemlje
Magnetooptički materijali odnose se na optičke informacijske funkcionalne materijale s magnetooptičkim učincima u ultraljubičastom do infracrvenom pojasu.Magnetooptički materijali rijetkih zemalja nova su vrsta optičkih informacijskih funkcionalnih materijala koji se mogu načiniti u optičke uređaje s različitim funkcijama korištenjem njihovih magnetooptičkih svojstava te interakcije i pretvorbe svjetlosti, elektriciteta i magnetizma.Kao što su modulatori, izolatori, cirkulatori, magneto-optički prekidači, deflektori, fazni pomaci, optički informacijski procesori, zasloni, memorije, laserska žiroskopska zrcala, magnetometri, magneto-optički senzori, tiskarski strojevi, videorekorderi, strojevi za prepoznavanje uzoraka, optički diskovi , optički valovod itd.
Izvor magnetne optike rijetkih zemalja
Theelement rijetke zemljestvara nekorigirani magnetski moment zbog nepopunjenog sloja 4f elektrona, koji je izvor jakog magnetizma;Istodobno, može dovesti do prijelaza elektrona, što je uzrok pobude svjetlosti, što dovodi do jakih magnetooptičkih učinaka.
Čisti metali rijetke zemlje ne pokazuju snažne magnetooptičke učinke.Tek kada se elementi rijetke zemlje dopiraju u optičke materijale kao što su staklo, složeni kristali i filmovi legura, pojavit će se snažan magnetooptički učinak elemenata rijetke zemlje.Često korišteni magnetooptički materijali su elementi prijelazne skupine kao što su (REBi) 3 (FeA) 5O12 kristali granata (metalni elementi kao što su A1, Ga, Sc, Ge, In), RETM amorfni filmovi (Fe, Co, Ni, Mn ), i naočale za rijetke zemlje.
Magneto optički kristal
Magnetooptički kristali su kristalni materijali s magnetooptičkim učincima.Magnetooptički učinak usko je povezan s magnetizmom kristalnih materijala, posebno s jakošću magnetiziranja materijala.Stoga su neki izvrsni magnetski materijali često magnetooptički materijali s izvrsnim magnetooptičkim svojstvima, poput itrijevog željeznog granata i kristala željeznog granata rijetke zemlje.Općenito govoreći, kristali s boljim magnetooptičkim svojstvima su feromagnetski i ferimagnetski kristali, kao što su EuO i EuS koji su feromagneti, itrijev željezni granat i bizmutom dopirani rijetki zemni željezni granat su ferimagneti.Trenutno se uglavnom koriste ove dvije vrste kristala, posebno željezni magnetski kristali.
Magnetooptički materijal od željeznog granata rijetke zemlje
1. Strukturne značajke magnetooptičkih materijala rijetke zemlje željeza granata
Feritni materijali tipa granat nova su vrsta magnetskih materijala koji su se brzo razvili u moderno doba.Najvažniji od njih je željezni granat rijetke zemlje (poznat i kao magnetski granat), koji se obično naziva RE3Fe2Fe3O12 (može se skraćeno nazvati RE3Fe5O12), gdje je RE ion itrija (neki su također dopirani Ca, Bi plazmom), Fe ioni u Fe2 mogu se zamijeniti plazmom In, Se, Cr, a ioni Fe u Fe mogu se zamijeniti plazmom A, Ga.Do sada je proizvedeno ukupno 11 vrsta pojedinačnog željeznog granata rijetke zemlje, a najtipičniji je Y3Fe5O12, skraćeno YIG.
2. Itrij željezo granat magneto-optički materijal
Itrijevo-željezni granat (YIG) prvi je otkrio Bell Corporation 1956. kao monokristal sa jakim magneto-optičkim učincima.Magnetizirani itrijevo-željezni granat (YIG) ima magnetski gubitak nekoliko redova veličine niži od bilo kojeg drugog ferita u polju ultra-visoke frekvencije, što ga čini naširoko korištenim kao materijal za pohranu informacija.
3. Magnetooptički materijali serije Bi od rijetke zemlje, željeza i granata
S razvojem optičke komunikacijske tehnologije porasli su i zahtjevi za kvalitetom i kapacitetom prijenosa informacija.Iz perspektive istraživanja materijala, potrebno je poboljšati performanse magnetooptičkih materijala kao jezgre izolatora, tako da njihova Faradayeva rotacija ima mali temperaturni koeficijent i veliku stabilnost valne duljine, kako bi se poboljšala stabilnost izolacije uređaja od promjene temperature i valne duljine.Monokristali i tanki filmovi rijetke zemlje željeznog granata serije Bi iona postali su fokus istraživanja.
Bi3Fe5O12 (BiG) monokristalni tanki film donosi nadu za razvoj integriranih malih magneto optičkih izolatora.Godine 1988., T Kouda i sur.prvi su put dobili Bi3FesO12 (BiIG) monokristalne tanke filmove koristeći metodu taloženja reaktivnim plazma raspršivanjem RIBS (reaction lon bean sputtering).Nakon toga, Sjedinjene Države, Japan, Francuska i drugi uspješno su dobili Bi3Fe5O12 i magneto-optičke filmove željeznog granata dopiranog rijetkim zemljama s visokim postotkom Bi koristeći različite metode.
4. Magneto-optički materijali granat željeza dopiranog Ce
U usporedbi s uobičajeno korištenim materijalima kao što su YIG i GdBiIG, željezni granat rijetke zemlje dopiran Ce (Ce: YIG) ima karakteristike velikog kuta Faradayeve rotacije, niskog temperaturnog koeficijenta, niske apsorpcije i niske cijene.To je trenutno novi tip Faradayeva rotacijskog magnetooptičkog materijala koji najviše obećava.
Primjena magnetooptičkih materijala rijetkih zemalja
Magneto optički kristalni materijali imaju značajan čisti Faradayev efekt, nizak koeficijent apsorpcije na valnim duljinama i visoku magnetizaciju i propusnost.Uglavnom se koristi u proizvodnji optičkih izolatora, optičkih nerecipročnih komponenti, magneto-optičke memorije i magneto-optičkih modulatora, komunikacijskih optičkih vlakana i integriranih optičkih uređaja, računalne pohrane, logičkih operacija i prijenosnih funkcija, magneto-optičkih zaslona, magneto-optičkog snimanja, novih mikrovalnih uređaja , laserski žiroskopi itd. Kontinuiranim otkrivanjem magnetno-optičkih kristalnih materijala, povećavat će se i raspon uređaja koji se mogu primijeniti i proizvesti.
(1) Optički izolator
U optičkim sustavima kao što je komunikacija optičkim vlaknima, postoji svjetlost koja se vraća u laserski izvor zbog reflektirajućih površina različitih komponenti na optičkom putu.Ovo svjetlo čini izlazni intenzitet svjetla laserskog izvora nestabilnim, uzrokujući optički šum i uvelike ograničavajući kapacitet prijenosa i komunikacijsku udaljenost signala u optičkoj komunikaciji, čineći optički sustav nestabilnim u radu.Optički izolator je pasivni optički uređaj koji propušta samo jednosmjernu svjetlost, a princip rada temelji se na nereciprocitetu Faradayeve rotacije.Svjetlo reflektirano kroz odjeke optičkih vlakana može se dobro izolirati optičkim izolatorima.
(2) Magnetooptički ispitivač struje
Brzi razvoj moderne industrije iznio je veće zahtjeve za prijenos i detekciju električnih mreža, a tradicionalne metode mjerenja visokog napona i velike struje suočit će se s ozbiljnim izazovima.S razvojem tehnologije optičkih vlakana i znanosti o materijalima, magneto-optički ispitivači struje stekli su široku pozornost zbog svoje izvrsne izolacije i sposobnosti zaštite od smetnji, visoke točnosti mjerenja, jednostavne minijaturizacije i odsustva potencijalnih opasnosti od eksplozije.
(3) Mikrovalni uređaj
YIG ima karakteristike uske linije feromagnetske rezonancije, guste strukture, dobre temperaturne stabilnosti i vrlo malog karakterističnog elektromagnetskog gubitka na visokim frekvencijama.Ove karakteristike ga čine prikladnim za izradu raznih mikrovalnih uređaja kao što su visokofrekventni sintesajzeri, pojasni filtri, oscilatori, AD upravljački programi za ugađanje, itd. Naširoko se koristi u mikrovalnom frekvencijskom pojasu ispod pojasa X-zraka.Osim toga, magneto-optički kristali također se mogu izraditi u magneto-optičke uređaje kao što su uređaji u obliku prstena i magneto-optički zasloni.
(4) Magneto optička memorija
U tehnologiji obrade informacija magnetooptički mediji se koriste za snimanje i pohranjivanje informacija.Magneto optička pohrana je vodeća u optičkoj pohrani, sa karakteristikama velikog kapaciteta i slobodnog mijenjanja optičke pohrane, kao i prednostima izbrisivog prepisivanja magnetske pohrane i prosječne brzine pristupa slične magnetskim tvrdim diskovima.Omjer troškova i performansi bit će ključ za to mogu li magneto optički diskovi prednjačiti.
(5) TG monokristal
TGG je kristal koji je 2008. godine razvio Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH). Njegove glavne prednosti: monokristal TGG ima veliku magnetooptičku konstantu, visoku toplinsku vodljivost, nizak optički gubitak i visok prag oštećenja od lasera, i naširoko se koristi u laserima za višerazinsko pojačanje, prstenastim i injekcijskim laserima kao što su YAG i T-dopirani safir
Vrijeme objave: 16. kolovoza 2023