Сирек жер магниттік-оптикалық материалдар
Магниттік-оптикалық материалдар ультракүлгін мен инфрақызыл жолақтардағы магниттік-оптикалық әсерлері бар оптикалық ақпараттық функционалдық материалдарға жатады. Сирек жер магниттік-оптикалық материалдар - бұл олардың магниттік-оптикалық қасиеттерін және жарық, электр және магнетизмнің өзара әрекеттесуін және түрлендіруін пайдалану арқылы әртүрлі функциялары бар оптикалық құрылғыларға жасауға болатын оптикалық ақпараттық функционалдық материалдардың жаңа түрі. Модуляторлар, изоляторлар, циркуляторлар, магнитті-оптикалық ажыратқыштар, дефлекторлар, фазалық ауыстырғыштар, оптикалық ақпарат процессорлары, дисплейлер, жадтар, лазерлік гиротикалық айналар, магнитометрлер, магниттік-оптикалық сенсорлар, басып шығару машиналары, бейнетіркегіштер, үлгіні тану машиналары, оптикалық дискілер сияқты , оптикалық толқын өткізгіштер және т.б.
Сирек жер магниттік оптикасының көзі
Theсирек жер элементікүшті магнетизмнің көзі болып табылатын толтырылмаған 4f электрон қабатының есебінен түзетілмеген магниттік моментті тудырады; Сонымен қатар, ол күшті магниттік-оптикалық әсерлерге әкелетін жарықтың қозуының себебі болып табылатын электронды ауысуларға әкелуі мүмкін.
Таза сирек жер металдары күшті магниттік-оптикалық әсерлерді көрсетпейді. Сирек жер элементтерін әйнек, құрама кристалдар және легирленген пленкалар сияқты оптикалық материалдарға қоспалағанда ғана сирек жер элементтерінің күшті магнито-оптикалық әсері пайда болады. Кеңінен қолданылатын магниттік-оптикалық материалдар (REBi) 3 (FeA) 5O12 гранат кристалдары (A1, Ga, Sc, Ge, In сияқты металл элементтері), RETM аморфты қабықшалары (Fe, Co, Ni, Mn) сияқты өтпелі топ элементтері болып табылады. ) және сирек жер көзілдіріктер.
Магниттік оптикалық кристал
Магниттік-оптикалық кристалдар магниттік-оптикалық әсерлері бар кристалды материалдар болып табылады. Магнито-оптикалық әсер кристалдық материалдардың магнетизмімен, әсіресе материалдардың магниттелу күшімен тығыз байланысты. Сондықтан, кейбір тамаша магниттік материалдар көбінесе иттрий темір гранатасы және сирек жер темір гранат кристалдары сияқты тамаша магниттік-оптикалық қасиеттері бар магнитті-оптикалық материалдар болып табылады. Жалпы алғанда, жақсырақ магнито-оптикалық қасиеттері бар кристалдар ферромагниттік және ферримагниттік кристалдар болып табылады, мысалы, EuO және EuS ферромагнетиктер, иттрий темір гранатасы және висмутты легирленген сирек жер темір гранатасы ферримагнетиктер. Қазіргі уақытта кристалдардың бұл екі түрі негізінен қолданылады, әсіресе темір магниттік кристалдары.
Сирек жердегі темір гранат магнитті-оптикалық материал
1. Сирек жер темір гранат магнитті-оптикалық материалдардың құрылымдық сипаттамасы
Гранат типті феррит материалдары қазіргі уақытта қарқынды дамыған магниттік материалдардың жаңа түрі болып табылады. Олардың ең маңыздысы сирек жердегі темір гранат (магниттік гранат деп те аталады), әдетте RE3Fe2Fe3O12 деп аталады (қысқартылған RE3Fe5O12), мұнда RE иттрий ионы (кейбіреулері Ca, Bi плазмасымен легирленген), Fe Fe2 құрамындағы иондарды In, Se, Cr плазмасымен, ал Fe құрамындағы Fe иондарын A, Ga алмастырады. плазма. Осы уақытқа дейін өндірілген жалғыз сирек жер темір гранатының барлығы 11 түрі бар, олардың ең тәні YIG деп қысқартылған Y3Fe5O12 болып табылады.
2. Итрий темір гранат магнитті-оптикалық материал
Итрий темір гранатын (YIG) алғаш рет 1956 жылы Bell Corporation күшті магниттік-оптикалық әсерлері бар монокристал ретінде ашты. Магниттелген иттрий темір гранатының (YIG) магниттік жоғалуы ультра жоғары жиілікті өрістегі кез келген басқа ферриттен бірнеше рет төмен, бұл оны ақпаратты сақтау материалы ретінде кеңінен қолдануға мүмкіндік береді.
3. Жоғары легирленген Би сериялы сирек жер темір гранат магнитті оптикалық материалдар
Оптикалық байланыс технологиясының дамуымен ақпаратты беру сапасы мен сыйымдылығына қойылатын талаптар да артты. Материалды зерттеу тұрғысынан, оқшаулағыштардың өзегі ретінде магниттік-оптикалық материалдардың өнімділігін жақсарту қажет, сондықтан олардың Фарадей айналуы шағын температуралық коэффициентке және үлкен толқын ұзындығы тұрақтылығына ие болады, бұл құрылғының оқшаулануының тұрақтылығын арттыру үшін. температура мен толқын ұзындығының өзгеруі. Жоғары легирленген би-иондар сериясы сирек жер темір гранат монокристалдары мен жұқа қабықшалары зерттеудің өзегіне айналды.
Bi3Fe5O12 (BiG) монокристалды жұқа пленка біріктірілген шағын магниттік-оптикалық изоляторларды дамытуға үміт береді. 1988 жылы Т Коуда және т.б. RIBS реактивті плазмалық шашырауды тұндыру әдісін (реакциялық ұзын бұршақпен шашырату) қолдана отырып, алғаш рет Bi3FesO12 (BiIG) монокристалды жұқа қабыршақтарды алды. Кейіннен Америка Құрама Штаттары, Жапония, Франция және т.б. Bi3Fe5O12 және жоғары Bi легирленген сирек жер темір гранат магнитті-оптикалық пленкаларын әртүрлі әдістерді қолдана отырып сәтті алды.
4. Си легирленген сирек жер темір гранат магнитті-оптикалық материалдар
YIG және GdBiIG сияқты жиі қолданылатын материалдармен салыстырғанда, Ce легирленген сирек жер темір гранаты (Ce: YIG) үлкен Фарадей айналу бұрышы, төмен температура коэффициенті, төмен сіңіру және төмен баға сипаттамаларына ие. Қазіргі уақытта бұл Фарадей айналмалы магниттік-оптикалық материалының ең перспективалы жаңа түрі.
Сирек жер магниттік-оптикалық материалдарын қолдану
Магниттік-оптикалық кристалды материалдардың айтарлықтай таза Фарадей эффектісі, толқын ұзындығында жұтылу коэффициенті төмен, магниттелуі мен өткізгіштігі жоғары. Негізінен оптикалық изоляторлар, оптикалық өзара емес компоненттер, магниттік-оптикалық жады және магниттік-оптикалық модуляторлар, талшықты-оптикалық байланыс және біріктірілген оптикалық құрылғылар, компьютерді сақтау, логикалық жұмыс және беру функциялары, магниттік-оптикалық дисплейлер, магниттік-оптикалық жазбалар, жаңа микротолқынды құрылғылар өндірісінде қолданылады. , лазерлік гироскоптар және т.б. Магнито-оптикалық кристалдық материалдардың үздіксіз ашылуымен, қолдануға және жасауға болатын құрылғылардың ауқымы да артады.
(1) Оптикалық оқшаулағыш
Талшықты-оптикалық байланыс сияқты оптикалық жүйелерде оптикалық жолдағы әртүрлі компоненттердің шағылысу беттеріне байланысты лазер көзіне қайтатын жарық бар. Бұл жарық лазер көзінің шығыс жарық қарқындылығын тұрақсыз етеді, оптикалық шуды тудырады және талшықты-оптикалық байланыстағы сигналдардың берілу мүмкіндігін және байланыс қашықтығын айтарлықтай шектейді, бұл оптикалық жүйенің жұмысында тұрақсыз етеді. Оптикалық изолятор - бір бағытты жарықтың өтуіне ғана мүмкіндік беретін пассивті оптикалық құрылғы және оның жұмыс принципі Фарадей айналуының өзара еместігіне негізделген. Талшықты-оптикалық эхо арқылы шағылысқан жарық оптикалық изоляторлармен жақсы оқшаулануы мүмкін.
(2) Магниттік-оптикалық ток сынағы
Заманауи өнеркәсіптің қарқынды дамуы электр желілерін беру мен анықтауға жоғары талаптар қойды, ал жоғары вольтты және жоғары токты өлшеудің дәстүрлі әдістері ауыр қиындықтарға тап болады. Талшықты-оптикалық технология мен материалтану дамуымен магнитті-оптикалық ток сынаушылар тамаша оқшаулау және кедергіге қарсы мүмкіндіктері, жоғары өлшеу дәлдігі, жеңіл миниатюризация және ықтимал жарылыс қаупінің болмауына байланысты кеңінен назар аударды.
(3) Микротолқынды пеш құрылғысы
YIG тар ферромагниттік резонанс сызығының, тығыз құрылымның, жақсы температураның тұрақтылығының және жоғары жиіліктердегі өте аз сипаттамалық электромагниттік жоғалудың сипаттамаларына ие. Бұл сипаттамалар оны жоғары жиілікті синтезаторлар, жолақты сүзгілер, осцилляторлар, AD баптау драйверлері және т.б. сияқты әртүрлі микротолқынды құрылғыларды жасауға қолайлы етеді. Ол рентгендік диапазоннан төмен микротолқынды жиілік диапазонында кеңінен қолданылды. Сонымен қатар, магниттік-оптикалық кристалдарды сақина тәрізді құрылғылар мен магниттік-оптикалық дисплейлер сияқты магниттік-оптикалық құрылғыларға да жасауға болады.
(4) Магниттік-оптикалық жады
Ақпаратты өңдеу технологиясында ақпаратты жазу және сақтау үшін магнитті-оптикалық тасымалдағыштар қолданылады. Magneto-оптикалық жад үлкен сыйымдылық және оптикалық жадты еркін ауыстыру сипаттамаларымен, сондай-ақ магниттік жадты өшірілетін қайта жазудың артықшылықтарымен және магниттік қатты дискілерге ұқсас орташа қол жеткізу жылдамдығымен оптикалық сақтауда көшбасшы болып табылады. Шығынның өнімділігі коэффициенті магниттік-оптикалық дискілердің жол көрсете алатындығын анықтаудың кілті болады.
(5) TG монокристалы
TGG - 2008 жылы Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) әзірлеген кристал. Оның негізгі артықшылықтары: TGG монокристалы үлкен магниттік-оптикалық тұрақтыға, жоғары жылу өткізгіштікке, төмен оптикалық жоғалтуға және жоғары лазерлік зақымдану шегіне ие және YAG және сияқты көп деңгейлі күшейту, сақиналы және тұқымдық инъекциялық лазерлерде кеңінен қолданылады. Т-қоспаланған сапфир
Жіберу уақыты: 16 тамыз 2023 ж