بنابراین این یک ماده نوری مغناطیسی خاکی کمیاب است

مواد نوری مغناطیسی خاکی کمیاب

مواد نوری مغناطیسی به مواد کاربردی اطلاعات نوری با اثرات نوری مغناطیسی در باندهای فرابنفش تا مادون قرمز اشاره دارد. مواد نوری مغناطیسی خاکی کمیاب نوع جدیدی از مواد کاربردی اطلاعات نوری هستند که با استفاده از خواص نوری مغناطیسی و تعامل و تبدیل نور، الکتریسیته و مغناطیس می توانند به دستگاه های نوری با عملکردهای مختلف تبدیل شوند. مانند مدولاتورها، جداسازها، سیرکولاتورها، سوئیچ های مغناطیسی نوری، منحرف کننده ها، شیفترهای فاز، پردازنده های اطلاعات نوری، نمایشگرها، حافظه ها، آینه های بایاس ژیروسکوپی لیزری، مغناطیس سنج ها، حسگرهای مغناطیسی نوری، ماشین های چاپ، ضبط کننده های ویدئویی، ماشین های تشخیص الگو، دیسک های نوری ، موجبرهای نوری و غیره

منبع نوری مغناطیسی کمیاب زمین

راعنصر خاکی کمیابیک گشتاور مغناطیسی اصلاح نشده به دلیل لایه الکترونی 4f پر نشده ایجاد می کند که منبع مغناطیس قوی است. در عین حال، می تواند به انتقال الکترون نیز منجر شود که علت تحریک نور است و منجر به اثرات نوری مغناطیسی قوی می شود.

فلزات خاکی کمیاب خالص اثرات نوری مغناطیسی قوی از خود نشان نمی دهند. تنها زمانی که عناصر خاکی کمیاب به مواد نوری مانند شیشه، کریستال های مرکب و فیلم های آلیاژی دوپ شوند، اثر مغناطیسی-اپتیکی قوی عناصر خاکی کمیاب ظاهر می شود. مواد مغناطیسی نوری که معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند عناصر گروه انتقالی مانند (REBi) 3 (FeA) 5O12 کریستال های گارنت (عناصر فلزی مانند A1، Ga، Sc، Ge، In)، فیلم های آمورف RETM (Fe، Co، Ni، Mn) هستند. ) و عینک های خاکی کمیاب.

کریستال نوری مغناطیسی

کریستال های نوری مغناطیسی مواد کریستالی با اثرات نوری مغناطیسی هستند. اثر مغناطیسی نوری ارتباط نزدیکی با مغناطیس مواد کریستالی، به ویژه قدرت مغناطیسی مواد دارد. بنابراین، برخی از مواد مغناطیسی عالی اغلب مواد مغناطیسی نوری با خواص مغناطیسی نوری عالی هستند، مانند گارنت آهن ایتریوم و کریستال های گارنت آهن نادر خاکی. به طور کلی، کریستال هایی با خواص مغناطیسی نوری بهتر، بلورهای فرومغناطیسی و فرومغناطیسی هستند، مانند EuO و EuS که فرومغناطیس هستند، گارنت آهن ایتریوم و گارنت آهن نادر خاکی دوپ شده با بیسموت که فریمغناطیس هستند. در حال حاضر از این دو نوع کریستال به ویژه بلورهای مغناطیسی آهنی عمدتاً استفاده می شود.

مواد مغناطیسی نوری گارنت آهن نادر

1. ویژگی های ساختاری مواد مغناطیسی نوری گارنت آهن کمیاب

مواد فریت نوع گارنت نوع جدیدی از مواد مغناطیسی هستند که در دوران مدرن به سرعت توسعه یافته اند. مهمترین آنها گارنت آهنی خاکی کمیاب (همچنین به عنوان گارنت مغناطیسی شناخته می شود)، که معمولاً به عنوان RE3Fe2Fe3O12 نامیده می شود (می توان به اختصار RE3Fe5O12 نامیده می شود)، که در آن RE یک یون ایتریم است (بعضی از آنها با پلاسمای Ca، Bi نیز دوپ شده اند)، Fe. یون های Fe2 را می توان با In، Se، Cr پلاسما جایگزین کرد و یون Fe در Fe را می توان با A، پلاسمای Ga. در مجموع 11 نوع گارنت آهنی کمیاب منفرد وجود دارد که تاکنون تولید شده است که معمولی ترین آنها Y3Fe5O12 است که به اختصار YIG نامیده می شود.

2. مواد مغناطیسی نوری گارنت آهن ایتریوم

گارنت آهن ایتریوم (YIG) اولین بار توسط شرکت بل در سال 1956 به عنوان تک بلور با اثرات مغناطیسی نوری قوی کشف شد. گارنت آهن ایتریوم مغناطیسی شده (YIG) دارای تلفات مغناطیسی چندین مرتبه کمتر از هر فریت دیگری در میدان فرکانس فوق‌العاده بالا است، که باعث می‌شود به طور گسترده به عنوان ماده ذخیره‌سازی اطلاعات مورد استفاده قرار گیرد.

3. مواد نوری مغناطیسی آهن گارنت خاکی کمیاب سری Bi High Doped

با توسعه فناوری ارتباطات نوری، الزامات کیفیت و ظرفیت انتقال اطلاعات نیز افزایش یافته است. از منظر تحقیق مواد، بهبود عملکرد مواد مغناطیسی اپتیکی به عنوان هسته جداسازها ضروری است، به طوری که چرخش فارادی آنها دارای ضریب دمایی کم و پایداری طول موج زیاد باشد تا پایداری ایزولاسیون دستگاه در برابر بهبود یابد. تغییرات دما و طول موج تک کریستال‌های گارنت و لایه‌های نازک آهن نادر سری Bi یونی با دوپ بالا به کانون تحقیقات تبدیل شده‌اند.

لایه نازک تک کریستالی Bi3Fe5O12 (BiG) امیدی را برای توسعه جداسازهای نوری مغناطیسی کوچک یکپارچه به ارمغان می آورد. در سال 1988، تی کودا و همکاران. لایه‌های نازک تک کریستالی Bi3FesO12 (BiIG) را برای اولین بار با استفاده از روش رسوب کندوپاش پلاسما راکتیو RIBS (واکنش کندوپاش لوبیا) بدست آورد. متعاقباً، ایالات متحده، ژاپن، فرانسه و دیگران با موفقیت فیلم های مغناطیسی نوری گارنت آهن نادر خاکی کمیاب Bi3Fe5O12 و با دوپ بالا را با استفاده از روش های مختلف به دست آوردند.

4. مواد مغناطیسی نوری گارنت آهن نادر خاکی کمیاب دوپ شده با Ce

در مقایسه با مواد متداول مانند YIG و GdBiIG، گارنت آهنی خاکی کمیاب (Ce: YIG) دارای ویژگی های زاویه چرخش فارادی زیاد، ضریب دمای پایین، جذب کم و هزینه کم است. این در حال حاضر امیدوارکننده ترین نوع جدید مواد مغناطیسی نوری با چرخش فارادی است.
کاربرد مواد نوری مغناطیسی خاکی کمیاب

مواد کریستالی نوری مغناطیسی دارای اثر فارادی خالص قابل توجه، ضریب جذب پایین در طول موج، و مغناطش و نفوذپذیری بالا هستند. به طور عمده در تولید جداکننده های نوری، اجزای نوری غیر متقابل، حافظه نوری مغناطیسی و مدولاتورهای نوری مغناطیسی، ارتباطات فیبر نوری و دستگاه های نوری یکپارچه، ذخیره سازی کامپیوتر، عملیات منطقی و توابع انتقال، نمایشگرهای نوری مغناطیسی، ضبط نوری مغناطیسی، دستگاه های مایکروویو جدید استفاده می شود. ژیروسکوپ های لیزری و غیره با کشف مداوم مواد کریستالی مغناطیسی نوری، گستره دستگاه های قابل استفاده و ساخت نیز افزایش خواهد یافت.

(1) جداکننده نوری

در سیستم های نوری مانند ارتباطات فیبر نوری، نوری وجود دارد که به دلیل سطوح بازتابی اجزای مختلف در مسیر نوری به منبع لیزر برمی گردد. این نور شدت نور خروجی منبع لیزر را ناپایدار می کند و باعث ایجاد نویز نوری می شود و ظرفیت انتقال و فاصله ارتباط سیگنال ها در ارتباطات فیبر نوری را بسیار محدود می کند و سیستم نوری را در عملکرد ناپایدار می کند. ایزولاتور نوری یک دستگاه نوری غیرفعال است که فقط به نور یک جهته اجازه عبور می دهد و اصل کار آن بر اساس غیر متقابل بودن چرخش فارادی است. نور منعکس شده از طریق پژواک های فیبر نوری را می توان به خوبی توسط جدا کننده های نوری ایزوله کرد.

(2) تستر جریان نوری مغناطیسی

توسعه سریع صنعت مدرن، الزامات بالاتری را برای انتقال و تشخیص شبکه‌های برق مطرح کرده است و روش‌های سنتی اندازه‌گیری ولتاژ بالا و جریان بالا با چالش‌های جدی مواجه خواهند شد. با توسعه فناوری فیبر نوری و علم مواد، تسترهای جریان مغناطیسی نوری به دلیل قابلیت های عایق عالی و ضد تداخل، دقت اندازه گیری بالا، کوچک سازی آسان و عدم خطر انفجار بالقوه مورد توجه گسترده قرار گرفته اند.

(3) دستگاه مایکروویو

YIG دارای ویژگی های خط رزونانس فرومغناطیسی باریک، ساختار متراکم، پایداری دمایی خوب و تلفات الکترومغناطیسی بسیار کوچک در فرکانس های بالا است. این ویژگی ها آن را برای ساخت دستگاه های مختلف مایکروویو مانند سینت سایزرهای فرکانس بالا، فیلترهای باند، اسیلاتورها، درایورهای تنظیم AD و غیره مناسب می کند. در باند فرکانس مایکروویو زیر باند اشعه ایکس به طور گسترده ای استفاده شده است. علاوه بر این، کریستال های مغناطیسی نوری را می توان به دستگاه های مغناطیسی نوری مانند دستگاه های حلقه ای شکل و نمایشگرهای مغناطیسی نوری نیز تبدیل کرد.

(4) حافظه نوری مغناطیسی

در فناوری پردازش اطلاعات از رسانه های مغناطیسی نوری برای ضبط و ذخیره اطلاعات استفاده می شود. ذخیره‌سازی نوری Magneto با ویژگی‌های ظرفیت زیاد و تعویض رایگان فضای ذخیره‌سازی نوری و همچنین مزایای بازنویسی قابل پاک‌سازی ذخیره‌سازی مغناطیسی و متوسط ​​سرعت دسترسی مشابه هارد دیسک‌های مغناطیسی، پیشرو در ذخیره‌سازی نوری است. نسبت عملکرد هزینه کلیدی است برای اینکه آیا دیسک های نوری مغناطیسی می توانند پیشرو باشند یا خیر.

(5) تک کریستال TG

TGG یک کریستال است که توسط Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) در سال 2008 توسعه یافته است. مزایای اصلی آن: تک کریستال TGG دارای ثابت مغناطیسی نوری بزرگ، هدایت حرارتی بالا، تلفات نوری کم و آستانه آسیب لیزری بالا است. به طور گسترده در لیزرهای تقویت چند سطحی، حلقه و تزریق دانه مانند YAG و T-doped استفاده می شود. یاقوت کبود