אז זהו חומר מגנטו אופטי נדיר של כדור הארץ

חומרים מגנטו אופטיים נדירים של כדור הארץ

חומרים אופטיים מגנטו מתייחסים לחומרים פונקציונליים של מידע אופטי עם אפקטים אופטיים מגנטו בפס האולטרה סגול לאינפרא אדום. חומרים מגנטו אופטיים נדירים של כדור הארץ הם סוג חדש של חומרים פונקציונליים של מידע אופטי שניתן להפוך אותם למכשירים אופטיים עם פונקציות שונות על ידי ניצול התכונות האופטיות המגנטו שלהם והאינטראקציה וההמרה של אור, חשמל ומגנטיות. כגון מאפננים, מבודדים, סירקולטורים, מתגים מגנטו-אופטיים, מסיטים, מעבירי פאזה, מעבדי מידע אופטיים, צגים, זיכרונות, מראות הטיית ג'יירו בלייזר, מגנומטרים, חיישנים מגנטו-אופטיים, מכונות הדפסה, מכשירי וידאו, מכונות לזיהוי תבניות, דיסקים אופטיים , מובילי גל אופטיים וכו'.

המקור של אופטיקה מגנטו של כדור הארץ הנדיר

היסוד אדמה נדיריוצר מומנט מגנטי לא מתוקן עקב שכבת האלקטרון 4f הלא מלאה, שהיא המקור למגנטיות חזקה; במקביל, זה יכול גם להוביל למעברי אלקטרונים, שהם הגורם לעירור אור, המוביל להשפעות אופטיות מגנטו חזקות.

מתכות אדמה נדירות טהורות אינן מפגינות השפעות מגנטו אופטיות חזקות. רק כאשר יסודות אדמה נדירים מסוממים לחומרים אופטיים כגון זכוכית, גבישים מורכבים וסרטי סגסוגת, תופיע ההשפעה המגנטו-אופטית החזקה של יסודות אדמה נדירים. החומרים המגנטו-אופטיים הנפוצים הם רכיבי קבוצת מעבר כגון (REBi) 3 (FeA) 5O12 גבישי נופך (אלמנטים מתכתיים כגון A1, Ga, Sc, Ge, In), RETM סרטים אמורפיים (Fe, Co, Ni, Mn ), ומשקפי אדמה נדירים.

גביש אופטי מגנטו

גבישים אופטיים מגנטו הם חומרי קריסטל עם אפקטים אופטיים מגנטו. ההשפעה המגנטו-אופטית קשורה קשר הדוק למגנטיות של חומרי קריסטל, במיוחד לחוזק המגנטיזציה של החומרים. לכן, חלק מהחומרים המגנטיים המצוינים הם לרוב חומרים מגנטו-אופטיים בעלי תכונות מגנטו-אופטיות מצוינות, כגון נופך ברזל איטריום וגבישי נופך ברזל של אדמה נדירה. באופן כללי, גבישים בעלי תכונות מגנטו-אופטיות טובות יותר הם גבישים פרומגנטיים ופרימגנטיים, כגון EuO ו-EuS שהם פרומגנטים, נופך ברזל איטריום ונופך ברזל מסומם ביסמוט שהם פרימגנטים. כיום, שני סוגי גבישים אלו משמשים בעיקר, במיוחד גבישים מגנטיים ברזליים.

חומר מגנטו-אופטי מברזל נדיר אדמה

1. מאפיינים מבניים של חומרים מגנטו-אופטיים מברזל נדירים

חומרי פריט מסוג גרנט הם סוג חדש של חומרים מגנטיים שהתפתחו במהירות בתקופה המודרנית. החשוב שבהם הוא נופך ברזל נדיר (הידוע גם בשם נופך מגנטי), המכונה בדרך כלל RE3Fe2Fe3O12 (ניתן לתקצר כ-RE3Fe5O12), כאשר RE הוא יון איטריום (חלקם מסוממים גם בפלזמה Ca, Bi), Fe. ניתן להחליף יונים ב-Fe2 בפלזמה In, Se, Cr, ויוני Fe ב-Fe יכולים להיות מוחלפים בפלזמה A, Ga. ישנם בסך הכל 11 סוגים של נופך ברזל יחיד של אדמה נדירה שיוצרו עד כה, כאשר האופייני ביותר הוא Y3Fe5O12, המקוצר כ-YIG.

2. חומר מגנטו-אופטי מברזל איטריום

נופך ברזל איטריום (YIG) התגלה לראשונה על ידי Bell Corporation בשנת 1956 כגביש יחיד בעל אפקטים מגנטו-אופטיים חזקים. נופך ברזל איטריום ממוגנט (YIG) הוא בעל אובדן מגנטי הנמוך במספר סדרי גודל מכל פריט אחר בתחום התדרים הגבוהים במיוחד, מה שהופך אותו לשימוש נרחב כחומר לאחסון מידע.

3. חומרים אופטיים אופטיים מגנטו מגנטו של ברזל נדיר מסדרת Bi

עם התפתחות טכנולוגיית התקשורת האופטית, עלו גם הדרישות לאיכות העברת מידע וקיבולת. מנקודת המבט של חקר החומרים, יש צורך לשפר את הביצועים של חומרים מגנטו-אופטיים בתור הליבה של מבודדים, כך שלסיבוב Faraday שלהם יהיה מקדם טמפרטורה קטן ויציבות אורך גל גדולה, על מנת לשפר את היציבות של בידוד המכשיר כנגד שינויים בטמפרטורה ובאורך הגל. מסדרת Bi ion מסוממים גבוהים כדורי ברזל בודדים וסרטים דקים הפכו למוקד המחקר.

סרט דק קריסטל יחיד מסוג Bi3Fe5O12 (BiG) מביא תקווה לפיתוח של מבודדים אופטיים מגנטו קטנים משולבים. בשנת 1988, T Kouda et al. השיג Bi3FesO12 (BiIG) סרטים דקים גבישיים בודדים בפעם הראשונה באמצעות שיטת השקעת פלזמה תגובתית RIBS (קריזת שעועית בתגובה). לאחר מכן, ארה"ב, יפן, צרפת ואחרות השיגו בהצלחה סרטים מגנטו-אופטיים של Bi3Fe5O12 וסרטים מגנטו-אופטיים של אדמה נדירה בסימום Bi גבוה.

4. חומרים מגנטו-אופטיים ברזל אדמה נדירים מסוממים Ce

בהשוואה לחומרים נפוצים כמו YIG ו-GdBiIG, נופך ברזל עם סימום Ce (Ce: YIG) הוא בעל מאפיינים של זווית סיבוב גדולה של Faraday, מקדם טמפרטורה נמוך, ספיגה נמוכה ועלות נמוכה. זהו כרגע הסוג החדש והמבטיח ביותר של חומר מגנטו-אופטי לסיבוב Faraday.
יישום של חומרים מגנטו אופטיים של כדור הארץ נדיר

לחומרי גביש אופטיים מגנטו יש אפקט Faraday טהור משמעותי, מקדם ספיגה נמוך באורכי גל ומגנטיזציה וחדירה גבוהה. משמש בעיקר בייצור של מבודדים אופטיים, רכיבים אופטיים לא הדדיים, זיכרון מגנטו אופטי ומאפננים מגנטו אופטיים, תקשורת סיבים אופטיים והתקנים אופטיים משולבים, אחסון מחשב, פונקציות הפעלה ושידור לוגיות, צגים מגנטו אופטיים, הקלטה מגנטו אופטית, התקני מיקרוגל חדשים. , גירוסקופים לייזר וכו'. עם הגילוי המתמשך של חומרי קריסטל מגנטו-אופטיים, מגוון המכשירים שניתן ליישם ולייצר גם יגדל.

(1) מבודד אופטי

במערכות אופטיות כמו תקשורת סיבים אופטיים, יש אור שחוזר למקור הלייזר עקב משטחי ההחזר של רכיבים שונים בנתיב האופטי. אור זה הופך את עוצמת האור הפלט של מקור הלייזר לבלתי יציבה, גורם לרעש אופטי, ומגביל מאוד את יכולת השידור ומרחק התקשורת של אותות בתקשורת סיבים אופטיים, מה שהופך את המערכת האופטית לבלתי יציבה בפעולה. מבודד אופטי הוא מכשיר אופטי פסיבי המאפשר רק לאור חד-כיווני לעבור דרכו, ועקרון העבודה שלו מבוסס על אי ההדדיות של סיבוב פאראדיי. ניתן לבודד היטב את האור המוחזר דרך הדים אופטיים על ידי מבודדים אופטיים.

(2) בודק זרם אופטי מגנטו

ההתפתחות המהירה של התעשייה המודרנית הציגה דרישות גבוהות יותר לשידור וזיהוי של רשתות חשמל, ושיטות מדידה מסורתיות של מתח גבוה וזרם גבוה יתמודדו עם אתגרים חמורים. עם הפיתוח של טכנולוגיית סיבים אופטיים ומדע החומרים, בודקי זרם מגנטו-אופטיים זכו לתשומת לב רחבה בשל יכולות הבידוד והנגד הפרעות המצוינות שלהם, דיוק מדידה גבוה, מזעור קל וללא סכנת פיצוץ פוטנציאלית.

(3) מכשיר מיקרוגל

ל-YIG יש את המאפיינים של קו תהודה פרומגנטית צר, מבנה צפוף, יציבות טמפרטורה טובה ואובדן אלקטרומגנטי אופייני קטן מאוד בתדרים גבוהים. מאפיינים אלה הופכים אותו למתאים לייצור התקני מיקרוגל שונים כגון סינתיסייזרים בתדר גבוה, מסנני פס פס, מתנדים, דרייברים לכוונון AD וכו'. נעשה בו שימוש נרחב בפס תדר המיקרוגל מתחת לפס הרנטגן. בנוסף, ניתן להפוך גבישים מגנטו-אופטיים גם למכשירים מגנטו-אופטיים כגון מכשירים בצורת טבעת וצגים מגנטו-אופטיים.

(4) זיכרון אופטי מגנטו

בטכנולוגיית עיבוד מידע, מדיה מגנטו-אופטית משמשת להקלטה ואחסון מידע. האחסון האופטי של Magneto הוא המוביל בתחום האחסון האופטי, עם מאפיינים של קיבולת גדולה והחלפה חופשית של אחסון אופטי, כמו גם היתרונות של שכתוב מחיק של אחסון מגנטי ומהירות גישה ממוצעת בדומה לכוננים קשיחים מגנטיים. יחס ביצועי העלות יהיה המפתח לשאלה האם דיסקים אופטיים מגנטו יכולים להוביל את הדרך.

(5) TG יחיד גביש

TGG הוא גביש שפותח על ידי Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) בשנת 2008. יתרונותיו העיקריים: TGG יחיד גביש בעל קבוע מגנטו-אופטי גדול, מוליכות תרמית גבוהה, אובדן אופטי נמוך וסף נזק גבוה ללייזר. נמצא בשימוש נרחב בלייזרי הגברה מרובת רמות, טבעת והזרקת זרעים כגון YAG וספיר מסומם.