Magnetno optični materiali redkih zemelj
Magneto optični materiali se nanašajo na optične informacijske funkcionalne materiale z magnetno optičnimi učinki v ultravijoličnem do infrardečem pasu.Magnetooptični materiali redkih zemelj so nova vrsta optičnih informacijskih funkcionalnih materialov, ki jih je mogoče izdelati v optične naprave z različnimi funkcijami z uporabo njihovih magnetooptičnih lastnosti ter interakcije in pretvorbe svetlobe, elektrike in magnetizma.Kot so modulatorji, izolatorji, obtočne črpalke, magnetno-optična stikala, deflektorji, fazni premiki, optični informacijski procesorji, zasloni, pomnilniki, laserska žiroskopska zrcala, magnetometri, magnetno-optični senzorji, tiskarski stroji, video snemalniki, stroji za prepoznavanje vzorcev, optični diski , optični valovod itd.
Vir magnetne optike redkih zemelj
Theelement redkih zemeljustvarja nekorigiran magnetni moment zaradi nezapolnjene plasti 4f elektronov, ki je vir močnega magnetizma;Hkrati lahko vodi tudi do prehodov elektronov, kar je vzrok za vzbujanje svetlobe, kar vodi do močnih magnetooptičnih učinkov.
Čiste redke zemeljske kovine ne kažejo močnih magnetno optičnih učinkov.Šele ko se elementi redkih zemelj dopirajo v optične materiale, kot so steklo, sestavljeni kristali in zlitine, se bo pojavil močan magnetno-optični učinek elementov redkih zemelj.Običajno uporabljeni magnetno-optični materiali so elementi prehodne skupine, kot so kristali granata (REBi) 3 (FeA) 5O12 (kovinski elementi, kot so A1, Ga, Sc, Ge, In), amorfni filmi RETM (Fe, Co, Ni, Mn ) in očala redkih zemelj.
Magnetno optični kristal
Magnetooptični kristali so kristalni materiali z magnetnooptičnimi učinki.Magnetno-optični učinek je tesno povezan z magnetizmom kristalnih materialov, zlasti z močjo magnetizacije materialov.Zato so nekateri odlični magnetni materiali pogosto magnetno-optični materiali z odličnimi magnetno-optičnimi lastnostmi, kot so itrijev železov granat in kristali železovega granata redke zemlje.Na splošno so kristali z boljšimi magnetooptičnimi lastnostmi feromagnetni in ferimagnetni kristali, kot sta EuO in EuS feromagneta, itrijev železov granat in z bizmutom dopiran redkozemeljski železov granat sta ferimagneta.Trenutno se večinoma uporabljata ti dve vrsti kristalov, zlasti železovi magnetni kristali.
Magnetno-optični material iz železovega granata iz redkih zemelj
1. Strukturne značilnosti magnetooptičnih materialov železovega granata redke zemlje
Feritni materiali tipa granat so nova vrsta magnetnih materialov, ki so se v sodobnem času hitro razvili.Najpomembnejši med njimi je redkozemeljski železov granat (znan tudi kot magnetni granat), običajno imenovan RE3Fe2Fe3O12 (lahko ga skrajšamo kot RE3Fe5O12), kjer je RE itrijev ion (nekateri so tudi dopirani s Ca, Bi plazmo), Fe ione v Fe2 lahko nadomestimo s plazmo In, Se, Cr, ione Fe v Fe pa lahko nadomestimo s plazmo A, Ga.Doslej je bilo proizvedenih skupaj 11 vrst posameznih redkozemeljskih železovih granatov, pri čemer je najbolj značilen Y3Fe5O12, skrajšano YIG.
2. Itrijev železov granat magnetno-optični material
Itrijev železov granat (YIG) je prvič odkril Bell Corporation leta 1956 kot monokristal z močnimi magnetnooptičnimi učinki.Magnetizirani itrijev železov granat (YIG) ima magnetno izgubo za nekaj velikosti nižjo od katerega koli drugega ferita v ultravisokofrekvenčnem polju, zaradi česar se pogosto uporablja kot material za shranjevanje informacij.
3. Magneto optični materiali z visoko vsebnostjo dopiranega železa serije Bi
Z razvojem optične komunikacijske tehnologije so se povečale tudi zahteve po kakovosti in zmogljivosti prenosa informacij.Z vidika raziskav materialov je treba izboljšati delovanje magnetno-optičnih materialov kot jedra izolatorjev, tako da ima njihova Faradayeva rotacija majhen temperaturni koeficient in veliko stabilnost valovne dolžine, da bi izboljšali stabilnost izolacije naprave pred spremembe temperature in valovne dolžine.Monokristali in tanki filmi redkih zemeljskih železovih granatnih nizov Bi ionov so postali središče raziskav.
Bi3Fe5O12 (BiG) monokristalni tanki film prinaša upanje za razvoj integriranih majhnih magnetno optičnih izolatorjev.Leta 1988 so T Kouda et al.prvič pridobil tanke plasti monokristalov Bi3FesO12 (BiIG) z metodo nanašanja z reaktivnim plazemskim naprševanjem RIBS (reakcijsko lon bean sputtering).Kasneje so Združene države, Japonska, Francija in drugi z različnimi metodami uspešno pridobili magnetno-optične filme Bi3Fe5O12 in železovega granata z visoko vsebnostjo Bi.
4. Magnetno-optični materiali iz železovega granata, dopiranega z redko zemljo
V primerjavi s pogosto uporabljenimi materiali, kot sta YIG in GdBiIG, ima Ce dopiran redkozemeljski železov granat (Ce: YIG) značilnosti velikega Faradayevega rotacijskega kota, nizkega temperaturnega koeficienta, nizke absorpcije in nizkih stroškov.Trenutno je najbolj obetavna nova vrsta Faradayevega rotacijskega magnetno-optičnega materiala.
Uporaba magnetooptičnih materialov redkih zemelj
Magnetno optični kristalni materiali imajo pomemben čisti Faradayev učinek, nizek absorpcijski koeficient pri valovnih dolžinah ter visoko magnetizacijo in prepustnost.Uporablja se predvsem v proizvodnji optičnih izolatorjev, optičnih nevzajemnih komponent, magnetooptičnega pomnilnika in magnetooptičnih modulatorjev, optičnih komunikacijskih in integriranih optičnih naprav, računalniškega shranjevanja, logičnega delovanja in funkcij prenosa, magnetnooptičnih zaslonov, magnetnooptičnega snemanja, novih mikrovalovnih naprav , laserski žiroskopi itd. Z nenehnim odkrivanjem magnetno-optičnih kristalnih materialov se bo povečal tudi obseg naprav, ki jih je mogoče uporabiti in izdelati.
(1) Optični izolator
V optičnih sistemih, kot je komunikacija z optičnimi vlakni, se svetloba vrne k laserskemu viru zaradi odbojnih površin različnih komponent na optični poti.Zaradi te svetlobe je intenzivnost izhodne svetlobe laserskega vira nestabilna, kar povzroča optični šum in močno omejuje zmogljivost prenosa in komunikacijsko razdaljo signalov v komunikaciji z optičnimi vlakni, zaradi česar je delovanje optičnega sistema nestabilno.Optični izolator je pasivna optična naprava, ki prepušča le enosmerno svetlobo, njen princip delovanja pa temelji na nevzajemnosti Faradayeve rotacije.Svetlobo, ki se odbija skozi optične odmeve, je mogoče dobro izolirati z optičnimi izolatorji.
(2) Magnetooptični tester toka
Hiter razvoj sodobne industrije je postavil višje zahteve za prenos in zaznavanje električnih omrežij, tradicionalne visokonapetostne in visokotokovne merilne metode pa se bodo soočale s hudimi izzivi.Z razvojem tehnologije optičnih vlaken in znanosti o materialih so magnetno-optični testerji toka pridobili široko pozornost zaradi svoje odlične izolacije in zmogljivosti proti motnjam, visoke merilne natančnosti, enostavne miniaturizacije in brez morebitnih nevarnosti eksplozije.
(3) Mikrovalovna naprava
YIG ima značilnosti ozke feromagnetne resonančne linije, goste strukture, dobre temperaturne stabilnosti in zelo majhne značilne elektromagnetne izgube pri visokih frekvencah.Zaradi teh lastnosti je primeren za izdelavo različnih mikrovalovnih naprav, kot so visokofrekvenčni sintetizatorji, pasovni filtri, oscilatorji, gonilniki za uglaševanje AD itd. Široko se uporablja v mikrovalovnem frekvenčnem pasu pod pasom rentgenskih žarkov.Poleg tega je mogoče magnetno-optične kristale izdelati tudi v magnetno-optične naprave, kot so obročaste naprave in magnetno-optični zasloni.
(4) Magneto optični pomnilnik
V tehnologiji obdelave informacij se magnetno-optični mediji uporabljajo za zapisovanje in shranjevanje informacij.Magneto optični pomnilnik je vodilni v optičnem pomnilniku, z značilnostmi velike kapacitete in brezplačne menjave optičnega pomnilnika ter prednostmi izbrisljivega prepisovanja magnetnega pomnilnika in povprečne hitrosti dostopa, podobne magnetnim trdim diskom.Razmerje med ceno in zmogljivostjo bo ključ do tega, ali bodo magnetno optični diski lahko vodilni.
(5) monokristal TG
TGG je kristal, ki ga je razvilo podjetje Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) leta 2008. Njegove glavne prednosti: monokristal TGG ima veliko magnetno-optično konstanto, visoko toplotno prevodnost, nizko optično izgubo in visok prag laserske poškodbe ter se pogosto uporablja v večnivojskih ojačevalnih, obročnih in laserjih za vbrizgavanje semen, kot sta YAG in T-dopirani safir
Čas objave: 16. avgusta 2023