Materiais magneto ópticos de terras raras
Os materiais magneto ópticos refírese a materiais funcionais de información óptica con efectos magneto ópticos nas bandas ultravioleta a infravermella. Os materiais magnetoópticos de terras raras son un novo tipo de materiais funcionais de información óptica que se poden converter en dispositivos ópticos con varias funcións utilizando as súas propiedades magnetoópticas e a interacción e conversión de luz, electricidade e magnetismo. Como moduladores, illadores, circuladores, interruptores magneto-ópticos, deflectores, cambiadores de fase, procesadores de información óptica, pantallas, memorias, espellos de polarización do xiroscopio láser, magnetómetros, sensores magneto-ópticos, máquinas de impresión, gravadoras de vídeo, máquinas de recoñecemento de patróns, discos ópticos. , guías de ondas ópticas, etc.
A fonte da magnetoóptica de terras raras
Oelemento de terras rarasxera un momento magnético non corrixido debido á capa de electróns 4f sen recheo, que é a fonte de magnetismo forte; Ao mesmo tempo, tamén pode levar a transicións electrónicas, que é a causa da excitación da luz, o que provoca fortes efectos magneto-ópticos.
Os metais de terras raras puras non presentan efectos magneto-ópticos fortes. Só cando os elementos de terras raras se dopan en materiais ópticos como vidro, cristais compostos e películas de aliaxe, aparecerá o forte efecto magneto-óptico dos elementos de terras raras. Os materiais magneto-ópticos de uso común son elementos do grupo de transición como (REBi) 3 (FeA) 5O12 cristais granate (elementos metálicos como A1, Ga, Sc, Ge, In), películas amorfas RETM (Fe, Co, Ni, Mn). ), e lentes de terras raras.
Cristal magneto óptico
Os cristais magneto ópticos son materiais cristalinos con efectos magneto ópticos. O efecto magneto-óptico está intimamente relacionado co magnetismo dos materiais cristalinos, especialmente a forza de magnetización dos materiais. Polo tanto, algúns excelentes materiais magnéticos adoitan ser materiais magneto-ópticos con excelentes propiedades magneto-ópticas, como o granate de ferro itrio e os cristais de granate de ferro de terras raras. En xeral, os cristais con mellores propiedades magneto-ópticas son cristais ferromagnéticos e ferrimagnéticos, como EuO e EuS son ferroimáns, o granate de ferro itrio e o granate de terras raras dopadas con bismuto son ferrimagnetes. Na actualidade utilízanse principalmente estes dous tipos de cristais, especialmente cristais magnéticos ferrosos.
Material magneto-óptico de ferro granate de terras raras
1. Características estruturais dos materiais magneto-ópticos de granate de ferro de terras raras
Os materiais de ferrita tipo granate son un novo tipo de materiais magnéticos que se desenvolveron rapidamente nos tempos modernos. O máis importante deles é o granate de ferro de terras raras (tamén coñecido como granate magnético), comunmente denominado RE3Fe2Fe3O12 (pódese abreviar como RE3Fe5O12), onde RE é un ión itrio (algúns tamén están dopados con Ca, Bi plasma), Fe. Os ións en Fe2 poden substituírse por plasma In, Se, Cr e os ións Fe en Fe poden substituírse por plasma A, Ga. Hai un total de 11 tipos de granate de ferro único de terras raras que se produciron ata o momento, sendo o máis típico Y3Fe5O12, abreviado como YIG.
2. Material magneto-óptico granate de ferro itrio
O granate de ferro de itrio (YIG) foi descuberto por primeira vez por Bell Corporation en 1956 como un só cristal con fortes efectos magneto-ópticos. O granate de ferro de itrio magnetizado (YIG) ten unha perda magnética varias ordes de magnitude menor que calquera outra ferrita no campo de ultra-alta frecuencia, polo que é moi utilizado como material de almacenamento de información.
3. Materiais ópticos Magneto de granate de ferro de terras raras da serie Bi de alta dopación
Co desenvolvemento da tecnoloxía de comunicación óptica, tamén aumentaron os requisitos de calidade e capacidade de transmisión da información. Desde a perspectiva da investigación de materiais, é necesario mellorar o rendemento dos materiais magneto-ópticos como núcleo dos illantes, de xeito que a súa rotación de Faraday teña un pequeno coeficiente de temperatura e unha gran estabilidade de lonxitude de onda, co fin de mellorar a estabilidade do illamento do dispositivo contra cambios de temperatura e lonxitude de onda. Os cristais únicos de granate de ferro de terras raras da serie Bi ion dopados e as películas finas convertéronse no foco da investigación.
A película fina de cristal único Bi3Fe5O12 (BiG) trae esperanza para o desenvolvemento de pequenos illantes ópticos magneto integrados. En 1988, T Kouda et al. obtivo películas finas de cristal único Bi3FesO12 (BiIG) por primeira vez utilizando o método de deposición por pulverización catódica de plasma reactivo RIBS (reaction lon bean sputtering). Posteriormente, Estados Unidos, Xapón, Francia e outros obtiveron con éxito películas magneto-ópticas de ferro granate de terras raras dopadas con Bi3Fe5O12 e alta Bi dopadas mediante varios métodos.
4. Materiais magneto-ópticos de ferro granate de terras raras dopados Ce
En comparación con materiais de uso común como YIG e GdBiIG, o granate de ferro de terras raras dopadas Ce (Ce: YIG) ten as características dun gran ángulo de rotación de Faraday, baixo coeficiente de temperatura, baixa absorción e baixo custo. Actualmente é o novo tipo máis prometedor de material magneto-óptico de rotación de Faraday.
Aplicación de materiais magnetoópticos de terras raras
Os materiais de cristal óptico magneto teñen un efecto Faraday puro significativo, baixo coeficiente de absorción en lonxitudes de onda e alta magnetización e permeabilidade. Úsase principalmente na produción de illantes ópticos, compoñentes ópticos non recíprocos, memoria óptica magneto e moduladores ópticos magneto, comunicación por fibra óptica e dispositivos ópticos integrados, almacenamento informático, funcións de operación e transmisión lóxica, pantallas ópticas magneto, gravación óptica magneto, novos dispositivos de microondas. , xiroscopios láser, etc. Co descubrimento continuo de materiais cristalinos magneto-ópticos, tamén aumentará a gama de dispositivos que se poden aplicar e fabricar.
(1) Illante óptico
En sistemas ópticos como a comunicación por fibra óptica, hai luz que regresa á fonte láser debido ás superficies de reflexión de varios compoñentes no camiño óptico. Esta luz fai que a intensidade da luz de saída da fonte láser sexa inestable, causando ruído óptico e limitando moito a capacidade de transmisión e a distancia de comunicación dos sinais na comunicación por fibra óptica, facendo que o sistema óptico sexa inestable en funcionamento. Un illante óptico é un dispositivo óptico pasivo que só permite o paso da luz unidireccional, e o seu principio de funcionamento baséase na non reciprocidade da rotación de Faraday. A luz reflectida a través dos ecos de fibra óptica pódese illar ben mediante illantes ópticos.
(2) Probador de corrente magnetoóptica
O rápido desenvolvemento da industria moderna presentou requisitos máis elevados para a transmisión e detección de redes eléctricas, e os métodos tradicionais de medición de alta tensión e alta corrente enfrontaranse a serios desafíos. Co desenvolvemento da tecnoloxía da fibra óptica e da ciencia dos materiais, os probadores de corrente magneto-óptica gañaron unha gran atención debido ao seu excelente illamento e capacidades antiinterferencias, a súa alta precisión de medición, a fácil miniaturización e sen perigo de explosión.
(3) Dispositivo de microondas
YIG ten as características de liña de resonancia ferromagnética estreita, estrutura densa, boa estabilidade de temperatura e perda electromagnética característica moi pequena a altas frecuencias. Estas características fan que sexa axeitado para fabricar varios dispositivos de microondas, como sintetizadores de alta frecuencia, filtros pasabanda, osciladores, controladores de sintonización AD, etc. Foi moi utilizado na banda de frecuencias de microondas por debaixo da banda de raios X. Ademais, os cristais magneto-ópticos tamén se poden converter en dispositivos magneto-ópticos como dispositivos en forma de anel e pantallas magneto-ópticas.
(4) Memoria óptica magneto
Na tecnoloxía de procesamento da información utilízanse medios magneto-ópticos para gravar e almacenar información. O almacenamento óptico Magneto é o líder en almacenamento óptico, coas características de gran capacidade e intercambio libre de almacenamento óptico, así como as vantaxes da reescritura borrable do almacenamento magnético e unha velocidade de acceso media similar aos discos duros magnéticos. A relación custo rendemento será a clave para saber se os discos ópticos magneto poden liderar o camiño.
(5) TG monocristal
TGG é un cristal desenvolvido por Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) en 2008. As súas principais vantaxes: o monocristal TGG ten unha gran constante magneto-óptica, alta condutividade térmica, baixa perda óptica e alto limiar de dano do láser e úsase amplamente en láseres de amplificación multinivel, aneis e inxección de sementes como YAG e zafiro dopado T
Hora de publicación: 16-ago-2023