Materials òptics magneto de terres rares
Els materials magnetoòptics es refereixen a materials funcionals d'informació òptica amb efectes magnetoòptics a les bandes d'ultraviolada a infraroja. Els materials òptics magneto de terres rares són un nou tipus de materials funcionals d'informació òptica que es poden convertir en dispositius òptics amb diverses funcions mitjançant la utilització de les seves propietats òptiques magneto i la interacció i conversió de la llum, l'electricitat i el magnetisme. Com ara moduladors, aïlladors, circuladors, interruptors magneto-òptics, deflectors, canviadors de fase, processadors d'informació òptica, pantalles, memòries, miralls de giroscopi làser, magnetòmetres, sensors magneto-òptics, màquines d'impressió, gravadores de vídeo, màquines de reconeixement de patrons, discos òptics. , guies d'ones òptiques, etc.
La font de la magnetoòptica de terres rares
Elelement de terres raresgenera un moment magnètic no corregit a causa de la capa d'electrons 4f sense omplir, que és la font del magnetisme fort; Al mateix temps, també pot provocar transicions d'electrons, que és la causa de l'excitació de la llum, donant lloc a forts efectes òptics magneto.
Els metalls de terres rares pures no presenten efectes magnetoòptics forts. Només quan es dopen elements de terres rares en materials òptics com ara vidre, cristalls compostos i pel·lícules d'aliatge, apareixerà el fort efecte magneto-òptic dels elements de terres rares. Els materials magneto-òptics utilitzats habitualment són elements del grup de transició com ara (REBi) 3 (FeA) 5O12 cristalls de granat (elements metàl·lics com A1, Ga, Sc, Ge, In), pel·lícules amorfes RETM (Fe, Co, Ni, Mn). ), i ulleres de terres rares.
Cristall magnetoòptic
Els cristalls magnetoòptics són materials de cristall amb efectes magnetoòptics. L'efecte magneto-òptic està estretament relacionat amb el magnetisme dels materials de cristall, especialment la força de magnetització dels materials. Per tant, alguns materials magnètics excel·lents solen ser materials magneto-òptics amb excel·lents propietats magneto-òptiques, com ara el granat de ferro ittri i els cristalls de granat de ferro de terres rares. En termes generals, els cristalls amb millors propietats magnetoòptiques són cristalls ferromagnètics i ferrimagnètics, com EuO i EuS són ferroimants, el granat de ferro ittri i el granat de ferro de terres rares dopats amb bismut són ferriimants. Actualment, aquests dos tipus de cristalls s'utilitzen principalment, especialment cristalls magnètics ferrosos.
Material magneto-òptic de ferro granat de terres rares
1. Característiques estructurals dels materials magneto-òptics de ferro granat de terres rares
Els materials de ferrita tipus granat són un nou tipus de materials magnètics que s'han desenvolupat ràpidament en els temps moderns. El més important d'ells és el granat de ferro de terres rares (també conegut com a granat magnètic), comunament conegut com a RE3Fe2Fe3O12 (es pot abreujar com a RE3Fe5O12), on RE és un ió itri (alguns també estan dopats amb Ca, Bi plasma), Fe. Els ions de Fe2 es poden substituir per plasma In, Se, Cr i els ions Fe de Fe es poden substituir per plasma A, Ga. Hi ha un total d'11 tipus de granats de ferro de terres rares que s'han produït fins ara, el més típic és Y3Fe5O12, abreujat com YIG.
2. Material magnetoòptic granat de ferro ittri
El granat de ferro d'itri (YIG) va ser descobert per primera vegada per Bell Corporation l'any 1956 com un sol cristall amb forts efectes magneto-òptics. El granat de ferro d'itri magnetitzat (YIG) té una pèrdua magnètica diversos ordres de magnitud inferior a qualsevol altra ferrita en el camp d'ultra alta freqüència, la qual cosa la fa molt utilitzada com a material d'emmagatzematge d'informació.
3. Materials òptics magnetogranats de ferro de terres rares de la sèrie Bi d'alt dopat
Amb el desenvolupament de la tecnologia de comunicació òptica, els requisits de qualitat i capacitat de transmissió d'informació també han augmentat. Des de la perspectiva de la investigació de materials, és necessari millorar el rendiment dels materials magneto-òptics com a nucli dels aïlladors, de manera que la seva rotació de Faraday tingui un petit coeficient de temperatura i una gran estabilitat de longitud d'ona, per tal de millorar l'estabilitat de l'aïllament del dispositiu contra canvis de temperatura i longitud d'ona. Els cristalls simples i les pel·lícules primes de ferro granat de terres rares de la sèrie Bi ion dopats s'han convertit en el focus de la investigació.
La pel·lícula fina d'un sol cristall Bi3Fe5O12 (BiG) aporta esperança per al desenvolupament de petits aïlladors òptics magneto integrats. El 1988, T Kouda et al. va obtenir per primera vegada pel·lícules primes d'un sol cristall de Bi3FesO12 (BiIG) utilitzant el mètode de deposició per pulverització de plasma reactiu RIBS (reacció lon sputtering). Posteriorment, els Estats Units, el Japó, França i altres van obtenir amb èxit pel·lícules magnetoòptiques de ferro granat de terres rares dopades amb Bi3Fe5O12 i alta Bi dopades mitjançant diversos mètodes.
4. Materials magneto-òptics de ferro granat de terres rares dopats amb ce
En comparació amb materials d'ús habitual com YIG i GdBiIG, el granat de ferro de terres rares dopat amb Ce (Ce: YIG) té les característiques d'un gran angle de rotació de Faraday, baix coeficient de temperatura, baixa absorció i baix cost. Actualment és el nou tipus de material magnetoòptic de rotació de Faraday més prometedor.
Aplicació de materials magnetoòptics de terres rares
Els materials de cristall òptic magneto tenen un efecte Faraday pur significatiu, baix coeficient d'absorció a les longituds d'ona i alta magnetització i permeabilitat. S'utilitza principalment en la producció d'aïlladors òptics, components òptics no recíprocs, memòria òptica magneto i moduladors òptics magneto, comunicació de fibra òptica i dispositius òptics integrats, emmagatzematge informàtic, funcions de transmissió i operació lògica, pantalles òptiques magneto, enregistrament òptic magneto, nous dispositius de microones , giroscopis làser, etc. Amb el descobriment continu de materials de cristall magneto-òptic, la gamma de dispositius que es poden aplicar i també augmentarà la fabricació.
(1) Aïllador òptic
En sistemes òptics com la comunicació de fibra òptica, hi ha llum que torna a la font làser a causa de les superfícies de reflexió de diversos components en el camí òptic. Aquesta llum fa que la intensitat de la llum de sortida de la font làser sigui inestable, causant soroll òptic i limitant molt la capacitat de transmissió i la distància de comunicació dels senyals en comunicació de fibra òptica, fent que el sistema òptic sigui inestable en funcionament. Un aïllador òptic és un dispositiu òptic passiu que només permet el pas de la llum unidireccional i el seu principi de funcionament es basa en la no reciprocitat de la rotació de Faraday. La llum reflectida a través dels ecos de fibra òptica es pot aïllar bé mitjançant aïlladors òptics.
(2) Comprovador de corrent magnetoòptica
El ràpid desenvolupament de la indústria moderna ha plantejat requisits més elevats per a la transmissió i detecció de xarxes elèctriques, i els mètodes tradicionals de mesura d'alta tensió i alt corrent s'enfrontaran a grans reptes. Amb el desenvolupament de la tecnologia de fibra òptica i la ciència dels materials, els provadors de corrent magneto-òptica han guanyat una atenció generalitzada a causa de les seves excel·lents capacitats d'aïllament i anti-interferències, una gran precisió de mesura, una miniaturització fàcil i cap perill d'explosió potencial.
(3) Dispositiu de microones
YIG té les característiques d'una línia de ressonància ferromagnètica estreta, una estructura densa, una bona estabilitat a la temperatura i una pèrdua electromagnètica característica molt petita a altes freqüències. Aquestes característiques el fan adequat per fabricar diversos dispositius de microones com ara sintetitzadors d'alta freqüència, filtres de pas de banda, oscil·ladors, controladors de sintonització AD, etc. S'ha utilitzat àmpliament a la banda de freqüència de microones per sota de la banda de raigs X. A més, els cristalls magneto-òptics també es poden convertir en dispositius magneto-òptics com ara dispositius en forma d'anell i pantalles magneto-òptiques.
(4) Memòria òptica magneto
En la tecnologia de processament de la informació, els mitjans magneto-òptics s'utilitzen per gravar i emmagatzemar informació. L'emmagatzematge òptic Magneto és el líder en emmagatzematge òptic, amb les característiques de gran capacitat i intercanvi gratuït d'emmagatzematge òptic, així com els avantatges de la reescriptura esborrable de l'emmagatzematge magnètic i la velocitat d'accés mitjana similar als discs durs magnètics. La relació cost-rendiment serà la clau per saber si els discos òptics magneto poden liderar el camí.
(5) TG monocristal
TGG és un cristall desenvolupat per Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) l'any 2008. Els seus principals avantatges: el cristall únic TGG té una gran constant magnetoòptica, alta conductivitat tèrmica, baixa pèrdua òptica i alt llindar de dany làser, i s'utilitza àmpliament en làsers d'amplificació multinivell, anell i injecció de llavors com ara YAG i safir dopat amb T
Hora de publicació: 16-agost-2023