Retzemju magnētiskie optiskie materiāli
Magnetoptiskie materiāli attiecas uz optiskās informācijas funkcionāliem materiāliem ar magnētisko optisko efektu ultravioletās līdz infrasarkanās joslās. Retzemju magnētiskie optiskie materiāli ir jauna veida optiskās informācijas funkcionālie materiāli, kurus var izgatavot par optiskām ierīcēm ar dažādām funkcijām, izmantojot to magnētiskās optiskās īpašības un gaismas, elektrības un magnētisma mijiedarbību un pārveidošanu. Piemēram, modulatori, izolatori, cirkulācijas sūkņi, magnetooptiskie slēdži, deflektori, fāzu pārslēdzēji, optiskie informācijas procesori, displeji, atmiņas, lāzera žiroskopa slīpuma spoguļi, magnetometri, magnetooptiskie sensori, drukas iekārtas, video ierakstītāji, rakstu atpazīšanas iekārtas, optiskie diski , optiskie viļņvadi utt.
Retzemju magnētiskās optikas avots
Theretzemju elementsģenerē nekoriģētu magnētisko momentu neaizpildītā 4f elektronu slāņa dēļ, kas ir spēcīga magnētisma avots; Tajā pašā laikā tas var izraisīt arī elektronu pāreju, kas ir gaismas ierosmes cēlonis, izraisot spēcīgus magnētiskos optiskos efektus.
Tīriem retzemju metāliem nav spēcīgu magnētisko optisko efektu. Tikai tad, kad retzemju elementi tiek leģēti optiskajos materiālos, piemēram, stiklā, saliktos kristālos un sakausējuma plēvēs, parādīsies retzemju elementu spēcīgais magnētiski optiskais efekts. Parasti izmantotie magnetooptiskie materiāli ir pārejas grupu elementi, piemēram, (REBi) 3 (FeA) 5O12 granāta kristāli (metāla elementi, piemēram, A1, Ga, Sc, Ge, In), RETM amorfās plēves (Fe, Co, Ni, Mn ), un retzemju brilles.
Magneto optiskais kristāls
Magnetoptiskie kristāli ir kristāla materiāli ar magnetooptisko efektu. Magneto-optiskais efekts ir cieši saistīts ar kristāla materiālu magnētismu, īpaši ar materiālu magnetizācijas stiprumu. Tāpēc daži lieliski magnētiskie materiāli bieži ir magnētiski optiski materiāli ar izcilām magnetooptiskām īpašībām, piemēram, itrija dzelzs granāts un retzemju dzelzs granāta kristāli. Vispārīgi runājot, kristāli ar labākām magnetooptiskajām īpašībām ir feromagnētiski un ferimagnētiski kristāli, piemēram, EuO un EuS ir feromagnēti, itrija dzelzs granāts un ar bismutu leģēts retzemju dzelzs granāts ir ferimagnēti. Pašlaik galvenokārt tiek izmantoti šie divu veidu kristāli, īpaši dzelzs magnētiskie kristāli.
Retzemju dzelzs granāta magnetooptiskais materiāls
1. Retzemju dzelzs granāta magnētisko optisko materiālu strukturālās īpašības
Granāta tipa ferīta materiāli ir jauna veida magnētiskie materiāli, kas mūsdienās ir strauji attīstījušies. Vissvarīgākais no tiem ir retzemju dzelzs granāts (pazīstams arī kā magnētiskais granāts), ko parasti dēvē par RE3Fe2Fe3O12 (var saīsināt kā RE3Fe5O12), kur RE ir itrija jons (daži ir arī leģēti ar Ca, Bi plazmu), Fe. jonus Fe2 var aizstāt ar In, Se, Cr plazmu, bet Fe jonus Fe2 var aizstāt ar A, Ga plazmu. Kopumā līdz šim ir ražoti 11 viena retzemju dzelzs granāta veidi, no kuriem visizplatītākais ir Y3Fe5O12, saīsināts kā YIG.
2. Itrija dzelzs granāta magnetooptiskais materiāls
Itrija dzelzs granātu (YIG) pirmo reizi atklāja korporācija Bell 1956. gadā kā monokristālu ar spēcīgiem magnētiski optiskiem efektiem. Magnetizētajam itrija dzelzs granātam (YIG) ir par vairākām kārtām mazāki magnētiskie zudumi nekā jebkuram citam ferītam īpaši augstas frekvences laukā, tāpēc to plaši izmanto kā informācijas uzglabāšanas materiālu.
3. Augsta leģēta Bi sērijas retzemju dzelzs granāta magnēta optiskie materiāli
Attīstoties optisko sakaru tehnoloģijai, pieaugušas arī prasības informācijas pārraides kvalitātei un jaudai. No materiālu izpētes viedokļa ir nepieciešams uzlabot magneto-optisko materiālu kā izolatoru kodola veiktspēju, lai to Faradeja rotācijai būtu mazs temperatūras koeficients un liela viļņa garuma stabilitāte, lai uzlabotu ierīces izolācijas stabilitāti pret temperatūras un viļņa garuma izmaiņas. Augsta leģēta Bi jonu sērijas retzemju dzelzs granāta monokristāli un plānās plēves ir kļuvušas par pētījumu centrā.
Bi3Fe5O12 (BiG) viena kristāla plānā plēve rada cerību integrētu mazu magnētisko optisko izolatoru attīstībai. 1988. gadā T Kouda et al. pirmo reizi ieguva Bi3FesO12 (BiIG) monokristālu plānās kārtiņas, izmantojot reaktīvo plazmas izsmidzināšanas metodi RIBS (reaction lon bean sputtering). Pēc tam ASV, Japāna, Francija un citi veiksmīgi ieguva Bi3Fe5O12 un ar augstu Bi leģētu retzemju dzelzs granāta magnetooptiskās plēves, izmantojot dažādas metodes.
4. Ce leģēti retzemju dzelzs granāta magneto-optiskie materiāli
Salīdzinot ar parasti izmantotajiem materiāliem, piemēram, YIG un GdBiIG, ar Ce leģētu retzemju dzelzs granātu (Ce: YIG) ir liels Faraday rotācijas leņķis, zems temperatūras koeficients, zema absorbcija un zemas izmaksas. Pašlaik tas ir visdaudzsološākais jaunais Faraday rotācijas magnetooptiskais materiāls.
Retzemju magnētisko optisko materiālu pielietojums
Magneto optiskajiem kristāla materiāliem ir ievērojams tīrs Faraday efekts, zems absorbcijas koeficients viļņu garumā un augsta magnetizācija un caurlaidība. Galvenokārt izmanto optisko izolatoru, optisko ne-savstarpējo komponentu, magnētiskās optiskās atmiņas un magnētisko optisko modulatoru, optisko šķiedru sakaru un integrētu optisko ierīču, datoru uzglabāšanas, loģiskās darbības un pārraides funkciju, magnētisko optisko displeju, magnētisko optisko ierakstu, jaunu mikroviļņu ierīču ražošanā. , lāzera žiroskopi utt. Ar nepārtrauktu magneto-optisko kristālu materiālu atklāšanu palielināsies arī pielietojamo un ražojamo ierīču klāsts.
(1) Optiskais izolators
Optiskajās sistēmās, piemēram, optiskās šķiedras sakaros, ir gaisma, kas atgriežas lāzera avotā dažādu komponentu atstarošanas virsmu dēļ optiskajā ceļā. Šī gaisma padara lāzera avota izejas gaismas intensitāti nestabilu, izraisot optisku troksni un ievērojami ierobežojot signālu pārraides jaudu un sakaru attālumu optiskās šķiedras komunikācijā, padarot optisko sistēmu nestabilu. Optiskais izolators ir pasīva optiskā ierīce, kas ļauj iziet cauri tikai vienvirziena gaismai, un tā darbības princips ir balstīts uz Faraday rotācijas savstarpīgumu. Gaismu, kas atstaro optiskās šķiedras atbalsis, var labi izolēt ar optiskajiem izolatoriem.
(2) Magnētiskās optiskās strāvas testeris
Mūsdienu rūpniecības straujā attīstība ir izvirzījusi augstākas prasības elektrotīklu pārvadei un noteikšanai, un tradicionālās augstsprieguma un lielas strāvas mērīšanas metodes saskarsies ar nopietniem izaicinājumiem. Attīstoties optisko šķiedru tehnoloģijai un materiālu zinātnei, magneto-optiskās strāvas pārbaudītāji ir ieguvuši plašu uzmanību, pateicoties to lieliskajai izolācijas un prettraucējumu spējai, augstai mērījumu precizitātei, vienkāršai miniaturizācijai un bez iespējama sprādziena riska.
(3) Mikroviļņu ierīce
YIG ir šaura feromagnētiskās rezonanses līnija, blīva struktūra, laba temperatūras stabilitāte un ļoti mazi raksturīgie elektromagnētiskie zudumi augstās frekvencēs. Šīs īpašības padara to piemērotu dažādu mikroviļņu ierīču, piemēram, augstfrekvences sintezatoru, joslas caurlaides filtru, oscilatoru, AD regulēšanas draiveru uc izgatavošanai. Tas ir plaši izmantots mikroviļņu frekvenču joslā zem rentgenstaru joslas. Turklāt no magneto-optiskiem kristāliem var izveidot arī magneto-optiskas ierīces, piemēram, gredzenveida ierīces un magneto-optiskos displejus.
(4) Magnētiskā optiskā atmiņa
Informācijas apstrādes tehnoloģijā informācijas ierakstīšanai un uzglabāšanai izmanto magnētiski optiskos nesējus. Magneto optiskā krātuve ir līderis optiskajā krātuvē, kam raksturīgas lielas ietilpības un brīvas optiskās atmiņas maiņas īpašības, kā arī magnētiskās atmiņas dzēšamās pārrakstīšanas priekšrocības un vidējais piekļuves ātrums, kas līdzīgs magnētiskajiem cietajiem diskiem. Izmaksu veiktspējas attiecība būs atslēga tam, vai magnētiskie optiskie diski var būt vadošie.
(5) TG monokristāls
TGG ir kristāls, ko 2008. gadā izstrādāja Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH). Tā galvenās priekšrocības: TGG monokristālam ir liela magnētiskā optiskā konstante, augsta siltumvadītspēja, zemi optiskie zudumi un augsts lāzera bojājumu slieksnis, un tiek plaši izmantots daudzlīmeņu pastiprināšanas, gredzena un sēklu injekcijas lāzeros, piemēram, YAG un T-leģētā safīrā
Publicēšanas laiks: 16. augusts 2023