Давайте разом вивчати принцип застосування магнітооптичних кристалічних матеріалів!

З розвитком оптичного зв'язку та високопотужних лазерних технологій дослідження та застосування магнітооптичних ізоляторів стають все більш і більш масштабними, що безпосередньо сприяло розвитку магнітооптичних матеріалів, особливоМагнітооптичний кристал. Серед них магнітооптичні кристали, такі як рідкоземельний ортоферит, рідкоземельний молібдат, рідкоземельний вольфрамат, ітрієвий залізний гранат (YIG), тербій-алюмінієвий гранат (TAG), мають вищі константи Верде, демонструючи унікальні магнітооптичні переваги та широкі перспективи застосування.

Магнітооптичні ефекти можна розділити на три види: ефект Фарадея, ефект Зеемана і ефект Керра.

Ефект Фарадея або обертання Фарадея, який іноді називають магнітооптичним ефектом Фарадея (MOFE), є фізичним магнітооптичним явищем. Обертання поляризації, викликане ефектом Фарадея, пропорційно проекції магнітного поля вздовж напрямку поширення світла. Формально це окремий випадок гіроелектромагнетизму, отриманий, коли тензор діелектричної проникності є діагональним. Коли промінь плоскополяризованого світла проходить через магнітооптичне середовище, поміщене в магнітне поле, площина поляризації плоскополяризованого світла обертається разом із магнітним полем, паралельним напрямку світла, а кут відхилення називається кутом повороту Фарадея.

Ефект Зеемана (/ˈzeɪmən/, голландська вимова [ˈzeːmɑn]), названий на честь нідерландського фізика Пітера Зеемана, — це ефект розщеплення спектра на кілька компонентів у присутності статичного магнітного поля. Він схожий на ефект Штарка, тобто під дією електричного поля спектр розпадається на кілька компонентів. Також подібно до ефекту Штарка, переходи між різними компонентами зазвичай мають різну інтенсивність, а деякі з них повністю заборонені (в дипольному наближенні), залежно від правил відбору.

Ефект Зеемана — це зміна частоти та напрямку поляризації спектра, створюваного атомом, унаслідок зміни площини орбіти та частоти руху навколо ядра електрона в атомі зовнішнім магнітним полем.

Ефект Керра, також відомий як вторинний електрооптичний ефект (QEO), відноситься до явища, коли показник заломлення матеріалу змінюється зі зміною зовнішнього електричного поля. Ефект Керра відрізняється від ефекту Поккельса, оскільки індукована зміна показника заломлення пропорційна квадрату електричного поля, а не лінійна зміна. Усі матеріали виявляють ефект Керра, але деякі рідини виявляють його сильніше, ніж інші.

Рідкоземельний ферит ReFeO3 (Re — рідкоземельний елемент), також відомий як ортоферит, був відкритий Форест'єром та ін. у 1950 році і є одним із найперших виявлених магнітооптичних кристалів.

Цей типМагнітооптичний кристалважко вирощувати спрямованим способом через його дуже сильну конвекцію розплаву, серйозні нестаціонарні коливання та високий поверхневий натяг. Він не підходить для вирощування за допомогою методу Чохральського, а кристали, отримані за допомогою гідротермального методу та методу співрозчинника, мають низьку чистоту. Сучасним відносно ефективним методом вирощування є метод оптичної плаваючої зони, тому важко вирощувати монокристали рідкоземельного ортофериту великого розміру високої якості. Оскільки рідкоземельні кристали ортофериту мають високу температуру Кюрі (до 643 К), прямокутну петлю гістерезису та невелику коерцитивну силу (приблизно 0,2 ему/г при кімнатній температурі), вони мають потенціал для використання в малих магнітооптичних ізоляторах, коли коефіцієнт пропускання високий (вище 75%).

Серед рідкоземельних молібдатних систем найбільш вивченими є двоскладовий молібдат типу шеєліту (ARe(MoO4)2, A – іон нерідкоземельного металу), трискладовий молібдат (Ｒe2(MoO4)3), чотирискладовий молібдат (A2Re2(MoO4)4) і семикратний молібдат (A2Ｒe4(MoO4)7).

Більшість із нихМагнітооптичні кристалиявляють собою розплавлені сполуки однакового складу і можуть бути вирощені методом Чохральського. Однак через випаровування MoO3 під час процесу росту необхідно оптимізувати температурне поле та процес підготовки матеріалу, щоб зменшити його вплив. Проблема дефекту росту рідкоземельного молібдату при великих температурних градієнтах не була ефективно вирішена, і зростання кристалів великого розміру не може бути досягнуто, тому його не можна використовувати у великих магнітооптичних ізоляторах. Оскільки його постійна Верде та коефіцієнт пропускання відносно високі (понад 75%) у видимому інфрачервоному діапазоні, він підходить для мініатюрних магнітооптичних пристроїв.