Magnetiske optiske materialer til sjældne jordarter
Magneto-optiske materialer refererer til optiske informationsfunktionelle materialer med magneto-optiske effekter i de ultraviolette til infrarøde bånd. Magnetooptiske materialer til sjældne jordarter er en ny type optiske informationsfunktionelle materialer, der kan laves om til optiske enheder med forskellige funktioner ved at udnytte deres magneto-optiske egenskaber og interaktion og konvertering af lys, elektricitet og magnetisme. Såsom modulatorer, isolatorer, cirkulatorer, magneto-optiske omskiftere, deflektorer, faseskiftere, optiske informationsprocessorer, displays, hukommelser, lasergyro-forspændingsspejle, magnetometre, magneto-optiske sensorer, printmaskiner, videooptagere, mønstergenkendelsesmaskiner, optiske diske , optiske bølgeledere osv.
Kilden til Rare Earth Magneto Optics
Desjældne jordarters grundstofgenererer et ukorrigeret magnetisk moment på grund af det ufyldte 4f elektronlag, som er kilden til stærk magnetisme; Samtidig kan det også føre til elektronovergange, som er årsagen til lysexcitation, hvilket fører til stærke magneto-optiske effekter.
Rene sjældne jordarters metaller udviser ikke stærke magneto-optiske effekter. Kun når sjældne jordarters grundstoffer er dopet ind i optiske materialer såsom glas, sammensatte krystaller og legeringsfilm, vil den stærke magneto-optiske effekt af sjældne jordarters grundstoffer vise sig. De almindeligt anvendte magneto-optiske materialer er overgangsgruppeelementer såsom (REBi) 3 (FeA) 5O12 granatkrystaller (metalelementer såsom A1, Ga, Sc, Ge, In), RETM amorfe film (Fe, Co, Ni, Mn ), og sjældne jordarters briller.
Magneto optisk krystal
Magneto-optiske krystaller er krystalmaterialer med magneto-optiske effekter. Den magneto-optiske effekt er tæt forbundet med magnetismen af krystalmaterialer, især materialernes magnetiseringsstyrke. Derfor er nogle fremragende magnetiske materialer ofte magneto-optiske materialer med fremragende magneto-optiske egenskaber, såsom yttrium jern granat og sjældne jordarters jern granat krystaller. Generelt er krystaller med bedre magneto-optiske egenskaber ferromagnetiske og ferrimagnetiske krystaller, såsom EuO og EuS er ferromagneter, yttriumjerngranat og vismutdoteret sjældne jordarters jerngranat er ferrimagneter. På nuværende tidspunkt anvendes disse to typer krystaller hovedsageligt, især jernholdige magnetiske krystaller.
Sjælden jordart jerngranat magneto-optisk materiale
1. Strukturelle egenskaber for magneto-optiske materialer af sjældne jordarters granat
Ferritmaterialer af granattype er en ny type magnetiske materialer, der har udviklet sig hurtigt i moderne tid. Den vigtigste af dem er sjældne jordarters jerngranat (også kendt som magnetisk granat), almindeligvis omtalt som RE3Fe2Fe3O12 (kan forkortes som RE3Fe5O12), hvor RE er en yttriumion (nogle er også dopet med Ca, Bi-plasma), Fe ioner i Fe2 kan erstattes af In, Se, Cr plasma, og Fe ioner i Fe kan erstattes af A, Ga plasma. Der er i alt 11 typer enkelt sjældne jordarters jerngranat, der er blevet produceret indtil videre, hvor den mest typiske er Y3Fe5O12, forkortet til YIG.
2. Yttriumjern granat magneto-optisk materiale
Yttriumjerngranat (YIG) blev først opdaget af Bell Corporation i 1956 som en enkelt krystal med stærke magneto-optiske effekter. Magnetiseret yttriumjerngranat (YIG) har et magnetisk tab, der er flere størrelsesordener lavere end nogen anden ferrit i det ultrahøjfrekvente felt, hvilket gør det meget udbredt som et informationslagringsmateriale.
3. High Doped Bi Series Rare Earth Iron Granat Magneto Optical Materials
Med udviklingen af optisk kommunikationsteknologi er kravene til informationstransmissionskvalitet og kapacitet også steget. Fra materialeforskningens perspektiv er det nødvendigt at forbedre ydeevnen af magneto-optiske materialer som kernen i isolatorer, så deres Faraday-rotation har en lille temperaturkoefficient og stor bølgelængdestabilitet for at forbedre stabiliteten af enhedsisolering mod temperatur- og bølgelængdeændringer. Højdoteret Bi-ion-serie sjældne jordarters granat-enkeltkrystaller og tynde film er blevet fokus for forskning.
Bi3Fe5O12 (BiG) enkelt krystal tynd film bringer håb for udviklingen af integrerede små magneto optiske isolatorer. I 1988, T Kouda et al. opnåede Bi3FesO12 (BiIG) enkeltkrystal tynde film for første gang ved hjælp af reaktiv plasmaforstøvningsaflejringsmetode RIBS (reaktion lonbønneforstøvning). Efterfølgende opnåede USA, Japan, Frankrig og andre med succes Bi3Fe5O12 og høj Bi-doteret sjældne jordarters granat magneto-optiske film ved hjælp af forskellige metoder.
4. Ce-doteret magneto-optiske materialer af sjældne jordarters jerngranat
Sammenlignet med almindeligt anvendte materialer som YIG og GdBiIG, har Ce-doteret sjældne jordarters jerngranat (Ce: YIG) karakteristika af stor Faraday-rotationsvinkel, lav temperaturkoefficient, lav absorption og lave omkostninger. Det er i øjeblikket den mest lovende nye type Faraday rotations magneto-optisk materiale.
Anvendelse af sjældne jordarters magnetoptiske materialer
Magneto-optiske krystalmaterialer har en signifikant ren Faraday-effekt, lav absorptionskoefficient ved bølgelængder og høj magnetisering og permeabilitet. Anvendes hovedsageligt i produktionen af optiske isolatorer, optiske ikke-gensidige komponenter, magneto-optisk hukommelse og magneto-optiske modulatorer, fiberoptisk kommunikation og integrerede optiske enheder, computerlagring, logikdrift og transmissionsfunktioner, magneto-optiske skærme, magneto-optisk optagelse, nye mikrobølgeenheder , lasergyroskoper osv. Med den kontinuerlige opdagelse af magneto-optiske krystalmaterialer, rækken af enheder, der kan anvendes og fremstilles vil også stige.
(1) Optisk isolator
I optiske systemer såsom fiberoptisk kommunikation er der lys, der vender tilbage til laserkilden på grund af reflektionsoverfladerne af forskellige komponenter i den optiske vej. Dette lys gør laserkildens outputlysintensitet ustabil, hvilket forårsager optisk støj og i høj grad begrænser transmissionskapaciteten og kommunikationsafstanden for signaler i fiberoptisk kommunikation, hvilket gør det optiske system ustabilt i drift. En optisk isolator er en passiv optisk enhed, der kun tillader ensrettet lys at passere igennem, og dens arbejdsprincip er baseret på den ikke-gensidige Faraday-rotation. Lyset, der reflekteres gennem fiberoptiske ekkoer, kan godt isoleres af optiske isolatorer.
(2) Magneto-optisk strømtester
Den hurtige udvikling af moderne industri har stillet højere krav til transmission og detektering af elnet, og traditionelle højspændings- og højstrømsmålemetoder vil stå over for alvorlige udfordringer. Med udviklingen af fiberoptisk teknologi og materialevidenskab har magneto-optiske strømtestere vundet udbredt opmærksomhed på grund af deres fremragende isolerings- og anti-interferensegenskaber, høje målenøjagtighed, nem miniaturisering og ingen potentielle eksplosionsfarer.
(3) Mikrobølgeapparat
YIG har karakteristika for en smal ferromagnetisk resonanslinje, tæt struktur, god temperaturstabilitet og meget små karakteristiske elektromagnetiske tab ved høje frekvenser. Disse egenskaber gør den velegnet til fremstilling af forskellige mikrobølgeenheder såsom højfrekvenssynthesizere, båndpasfiltre, oscillatorer, AD-tuning-drivere osv. Den har været meget brugt i mikrobølgefrekvensbåndet under røntgenbåndet. Derudover kan magneto-optiske krystaller også laves om til magneto-optiske enheder, såsom ringformede enheder og magneto-optiske skærme.
(4) Magneto optisk hukommelse
Inden for informationsbehandlingsteknologi bruges magneto-optiske medier til optagelse og lagring af information. Magneto optisk lagring er førende inden for optisk lagring, med egenskaberne stor kapacitet og fri udveksling af optisk lagring, samt fordelene ved sletbar omskrivning af magnetisk lagring og gennemsnitlig adgangshastighed svarende til magnetiske harddiske. Omkostningsydelsesforholdet vil være nøglen til, om magneto-optiske diske kan vise vejen.
(5) TG enkeltkrystal
TGG er en krystal udviklet af Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) i 2008. Dens vigtigste fordele: TGG enkeltkrystal har en stor magneto-optisk konstant, høj termisk ledningsevne, lavt optisk tab og høj laserskadetærskel, og er meget udbredt i multi-level amplifikation, ring og frø injektion lasere såsom YAG og T-dopet safir
Indlægstid: 16. august 2023