Μαγνητοοπτικά υλικά σπανίων γαιών
Τα μαγνητικά οπτικά υλικά αναφέρονται σε λειτουργικά υλικά οπτικών πληροφοριών με μαγνητοοπτικά εφέ στις ζώνες υπεριώδους έως υπέρυθρης ακτινοβολίας. Τα μαγνητοοπτικά υλικά σπανίων γαιών είναι ένας νέος τύπος λειτουργικών υλικών οπτικών πληροφοριών που μπορούν να κατασκευαστούν σε οπτικές συσκευές με διάφορες λειτουργίες χρησιμοποιώντας τις μαγνητοοπτικές τους ιδιότητες και την αλληλεπίδραση και τη μετατροπή του φωτός, του ηλεκτρισμού και του μαγνητισμού. Όπως διαμορφωτές, απομονωτές, κυκλοφορητές, μαγνητοοπτικοί διακόπτες, εκτροπείς, μετατοπιστές φάσης, οπτικοί επεξεργαστές πληροφοριών, οθόνες, μνήμες, γυροσκόπιοι με λέιζερ, μαγνητόμετρα, μαγνητοοπτικοί αισθητήρες, μηχανές εκτύπωσης, συσκευές εγγραφής βίντεο, μηχανές αναγνώρισης προτύπων, οπτικοί δίσκοι , οπτικούς κυματοδηγούς κ.λπ.
Η πηγή των μαγνητοοπτικών σπάνιων γαιών
Οστοιχείο σπάνιας γαίαςδημιουργεί μια μη διορθωμένη μαγνητική ροπή λόγω του μη γεμισμένου στρώματος ηλεκτρονίων 4f, που είναι η πηγή ισχυρού μαγνητισμού. Ταυτόχρονα, μπορεί επίσης να οδηγήσει σε μεταπτώσεις ηλεκτρονίων, που είναι η αιτία της διέγερσης του φωτός, οδηγώντας σε ισχυρά μαγνητοοπτικά φαινόμενα.
Τα καθαρά μέταλλα σπάνιων γαιών δεν παρουσιάζουν ισχυρά μαγνητοοπτικά αποτελέσματα. Μόνο όταν τα στοιχεία σπάνιων γαιών προστίθενται σε οπτικά υλικά όπως γυαλί, σύνθετοι κρύσταλλοι και μεμβράνες κραμάτων, θα εμφανιστεί το ισχυρό μαγνητο-οπτικό αποτέλεσμα των στοιχείων σπάνιων γαιών. Τα συνήθως χρησιμοποιούμενα μαγνητοοπτικά υλικά είναι στοιχεία μεταβατικής ομάδας όπως κρύσταλλοι γρανάτη (REBi) 3 (FeA) 5O12 (μεταλλικά στοιχεία όπως A1, Ga, Sc, Ge, In), άμορφες μεμβράνες RETM (Fe, Co, Ni, Mn ), και γυαλιά σπάνιων γαιών.
Μαγνητικό οπτικό κρύσταλλο
Οι μαγνητοοπτικοί κρύσταλλοι είναι κρυσταλλικά υλικά με μαγνητοοπτικά εφέ. Το μαγνητο-οπτικό αποτέλεσμα σχετίζεται στενά με τον μαγνητισμό των κρυσταλλικών υλικών, ιδιαίτερα με τη δύναμη μαγνήτισης των υλικών. Επομένως, ορισμένα εξαιρετικά μαγνητικά υλικά είναι συχνά μαγνητοοπτικά υλικά με εξαιρετικές μαγνητοοπτικές ιδιότητες, όπως ο γρανάτης σιδήρου υττρίου και οι κρύσταλλοι γρανάτης από σίδηρο σπανίων γαιών. Σε γενικές γραμμές, οι κρύσταλλοι με καλύτερες μαγνητο-οπτικές ιδιότητες είναι σιδηρομαγνητικοί και σιδηρομαγνητικοί κρύσταλλοι, όπως οι EuO και EuS που είναι σιδηρομαγνήτες, ο γρανάτης σιδήρου υττρίου και ο γρανάτης σιδήρου σπανίων γαιών με πρόσμιξη βισμούθιου είναι σιδηρομαγνήτες. Προς το παρόν, αυτοί οι δύο τύποι κρυστάλλων χρησιμοποιούνται κυρίως, ειδικά οι σιδηρούχα μαγνητικοί κρύσταλλοι.
Μαγνητο-οπτικό υλικό από γρανάτης σπανίων γαιών
1. Δομικά χαρακτηριστικά μαγνητο-οπτικών υλικών από γρανάτης σπανίων γαιών
Τα υλικά φερρίτη τύπου γρανάτης είναι ένας νέος τύπος μαγνητικών υλικών που έχουν αναπτυχθεί γρήγορα στη σύγχρονη εποχή. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι ο γρανάτης σιδήρου σπανίων γαιών (επίσης γνωστός ως μαγνητικός γρανάτης), που συνήθως αναφέρεται ως RE3Fe2Fe3O12 (μπορεί να συντομευτεί ως RE3Fe5O12), όπου το RE είναι ένα ιόν υττρίου (ορισμένα είναι επίσης ντοπαρισμένα με Ca, Bi πλάσμα), Fe. Τα ιόντα στο Fe2 μπορούν να αντικατασταθούν από το πλάσμα In, Se, Cr και τα ιόντα Fe στο Fe μπορούν να αντικατασταθούν από Α, πλάσμα Ga. Υπάρχουν συνολικά 11 τύποι μονού γρανάτης από σπάνιο σίδηρο που έχουν παραχθεί μέχρι στιγμής, με το πιο χαρακτηριστικό να είναι το Y3Fe5O12, που συντομογραφείται ως YIG.
2. Μαγνητοοπτικό υλικό γρανάτη σιδήρου υττρίου
Ο γρανάτης σιδήρου υττρίου (YIG) ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από την Bell Corporation το 1956 ως μονοκρύσταλλος με ισχυρά μαγνητο-οπτικά αποτελέσματα. Ο μαγνητισμένος γρανάτης σιδήρου υττρίου (YIG) έχει μαγνητική απώλεια αρκετές τάξεις μεγέθους μικρότερη από οποιονδήποτε άλλο φερρίτη στο πεδίο εξαιρετικά υψηλών συχνοτήτων, καθιστώντας τον ευρέως χρησιμοποιούμενο ως υλικό αποθήκευσης πληροφοριών.
3. High Doped Bi Series Rare Earth Iron Iron Magneto Optical Materials
Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας οπτικών επικοινωνιών, οι απαιτήσεις για ποιότητα και χωρητικότητα μετάδοσης πληροφοριών έχουν επίσης αυξηθεί. Από την άποψη της έρευνας υλικού, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η απόδοση των μαγνητο-οπτικών υλικών ως πυρήνα των απομονωτών, έτσι ώστε η περιστροφή τους Faraday να έχει μικρό συντελεστή θερμοκρασίας και σταθερότητα μεγάλου μήκους κύματος, προκειμένου να βελτιωθεί η σταθερότητα της απομόνωσης της συσκευής έναντι αλλαγές θερμοκρασίας και μήκους κύματος. Οι μονοκρυστάλλοι και οι λεπτές μεμβράνες από γρανάτης σπανίων γαιών της σειράς ιόντων Bi υψηλής ντοπαρίσματος έχουν γίνει το επίκεντρο της έρευνας.
Η λεπτή μεμβράνη μονού κρυστάλλου Bi3Fe5O12 (BiG) φέρνει ελπίδα για την ανάπτυξη ενσωματωμένων μικρών μαγνητοοπτικών απομονωτών. Το 1988, οι T Kouda et al. έλαβε Bi3FesO12 (BiIG) λεπτές μεμβράνες μονού κρυστάλλου για πρώτη φορά χρησιμοποιώντας τη μέθοδο εναπόθεσης ενεργού sputtering πλάσματος RIBS (reaction lon bean sputtering). Στη συνέχεια, οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία, η Γαλλία και άλλες απέκτησαν επιτυχώς μαγνητο-οπτικά φιλμ Bi3Fe5O12 και υψηλού Bi ντοπαρισμένου σιδήρου από γρανάτη σπανίων γαιών χρησιμοποιώντας διάφορες μεθόδους.
4. Μαγνητοοπτικά υλικά γρανάτης σιδήρου από σπάνιες γαίες
Σε σύγκριση με υλικά που χρησιμοποιούνται συνήθως, όπως το YIG και το GdBiIG, ο γρανάτης από σπάνιο γαιοειδές ντοπαρισμένο Ce (Ce: YIG) έχει τα χαρακτηριστικά της μεγάλης γωνίας περιστροφής Faraday, του χαμηλού συντελεστή θερμοκρασίας, της χαμηλής απορρόφησης και του χαμηλού κόστους. Αυτή τη στιγμή είναι ο πιο πολλά υποσχόμενος νέος τύπος μαγνητο-οπτικού υλικού περιστροφής Faraday.
Εφαρμογή υλικών Rare Earth Magneto Optic
Τα υλικά των οπτικών κρυστάλλων Magneto έχουν σημαντικό καθαρό φαινόμενο Faraday, χαμηλό συντελεστή απορρόφησης σε μήκη κύματος και υψηλή μαγνήτιση και διαπερατότητα. Χρησιμοποιείται κυρίως στην παραγωγή οπτικών απομονωτών, οπτικών μη αμοιβαίων εξαρτημάτων, μαγνητοοπτικής μνήμης και μαγνητοοπτικών διαμορφωτών, επικοινωνίας οπτικών ινών και ενσωματωμένων οπτικών συσκευών, αποθήκευσης υπολογιστή, λειτουργιών λογικής λειτουργίας και μετάδοσης, μαγνητοοπτικών οθονών, μαγνητοοπτικής εγγραφής, νέων συσκευών μικροκυμάτων , γυροσκόπια λέιζερ κ.λπ. Με τη συνεχή ανακάλυψη μαγνητο-οπτικών κρυσταλλικών υλικών, θα αυξηθεί επίσης η γκάμα των συσκευών που μπορούν να εφαρμοστούν και να κατασκευαστούν.
(1) Οπτικός απομονωτής
Σε οπτικά συστήματα όπως η επικοινωνία με οπτικές ίνες, υπάρχει φως που επιστρέφει στην πηγή λέιζερ λόγω των επιφανειών ανάκλασης διαφόρων εξαρτημάτων στην οπτική διαδρομή. Αυτό το φως κάνει την ένταση του φωτός εξόδου της πηγής λέιζερ ασταθή, προκαλώντας οπτικό θόρυβο και περιορίζοντας σημαντικά την ικανότητα μετάδοσης και την απόσταση επικοινωνίας των σημάτων στην επικοινωνία οπτικών ινών, καθιστώντας το οπτικό σύστημα ασταθές στη λειτουργία. Ο οπτικός απομονωτής είναι μια παθητική οπτική συσκευή που επιτρέπει τη διέλευση μόνο μονοκατευθυντικού φωτός και η αρχή λειτουργίας του βασίζεται στη μη αμοιβαιότητα της περιστροφής Faraday. Το φως που ανακλάται μέσω των ηχώ οπτικών ινών μπορεί να απομονωθεί καλά από οπτικούς απομονωτές.
(2) Ελεγκτής οπτικού ρεύματος Magneto
Η ταχεία ανάπτυξη της σύγχρονης βιομηχανίας έχει δημιουργήσει υψηλότερες απαιτήσεις για τη μετάδοση και τον εντοπισμό δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας και οι παραδοσιακές μέθοδοι μέτρησης υψηλής τάσης και υψηλού ρεύματος θα αντιμετωπίσουν σοβαρές προκλήσεις. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας οπτικών ινών και της επιστήμης των υλικών, οι μαγνητο-οπτικοί ελεγκτές ρεύματος έχουν κερδίσει ευρεία προσοχή λόγω των εξαιρετικών δυνατοτήτων μόνωσης και κατά των παρεμβολών, της υψηλής ακρίβειας μέτρησης, της εύκολης σμίκρυνσης και της μη ύπαρξης πιθανών κινδύνων έκρηξης.
(3) Συσκευή μικροκυμάτων
Το YIG έχει τα χαρακτηριστικά στενής γραμμής σιδηρομαγνητικού συντονισμού, πυκνής δομής, καλής σταθερότητας θερμοκρασίας και πολύ μικρής χαρακτηριστικής ηλεκτρομαγνητικής απώλειας σε υψηλές συχνότητες. Αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν κατάλληλο για την κατασκευή διαφόρων συσκευών μικροκυμάτων όπως συνθεσάιζερ υψηλής συχνότητας, φίλτρα διέλευσης ζώνης, ταλαντωτές, προγράμματα οδήγησης συντονισμού AD κ.λπ. Έχει χρησιμοποιηθεί ευρέως στη ζώνη συχνοτήτων μικροκυμάτων κάτω από τη ζώνη ακτίνων Χ. Επιπλέον, οι μαγνητο-οπτικοί κρύσταλλοι μπορούν επίσης να κατασκευαστούν σε μαγνητο-οπτικές συσκευές, όπως συσκευές σε σχήμα δακτυλίου και μαγνητο-οπτικές οθόνες.
(4) Οπτική μνήμη Magneto
Στην τεχνολογία επεξεργασίας πληροφοριών, τα μαγνητο-οπτικά μέσα χρησιμοποιούνται για την καταγραφή και την αποθήκευση πληροφοριών. Η Magneto Optical Storage είναι ο ηγέτης στην οπτική αποθήκευση, με τα χαρακτηριστικά της μεγάλης χωρητικότητας και της δωρεάν εναλλαγής της οπτικής αποθήκευσης, καθώς και τα πλεονεκτήματα της διαγραφής επαναγραφής της μαγνητικής αποθήκευσης και μέση ταχύτητα πρόσβασης παρόμοια με τους μαγνητικούς σκληρούς δίσκους. Η αναλογία απόδοσης κόστους θα είναι το κλειδί για το εάν οι μαγνητοοπτικοί δίσκοι μπορούν να πρωτοστατήσουν.
(5) μονοκρύσταλλο TG
Το TGG είναι ένας κρύσταλλος που αναπτύχθηκε από τη Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) το 2008. Τα κύρια πλεονεκτήματά του: Το μονοκρύσταλλο TGG έχει μεγάλη μαγνητοοπτική σταθερά, υψηλή θερμική αγωγιμότητα, χαμηλή οπτική απώλεια και υψηλό όριο βλάβης από λέιζερ και χρησιμοποιείται ευρέως σε λέιζερ πολλαπλών επιπέδων ενίσχυσης, δακτυλίου και έγχυσης σπόρων όπως το YAG και το T-doped ζαφείρι
Ώρα δημοσίευσης: 16 Αυγούστου 2023