Sjeldne jordarters magneto-optiske materialer
Magnetooptiske materialer refererer til funksjonelle materialer for optisk informasjon med magnetoptiske effekter i ultrafiolette til infrarøde bånd. Sjeldne jordmagneto-optiske materialer er en ny type funksjonelle materialer for optisk informasjon som kan gjøres til optiske enheter med forskjellige funksjoner ved å utnytte deres magnetoptiske egenskaper og samspillet og konverteringen av lys, elektrisitet og magnetisme. Slik som modulatorer, isolatorer, sirkulatorer, magneto-optiske brytere, deflektorer, faseskiftere, optiske informasjonsprosessorer, displayer, minner, lasergyro forspenningsspeil, magnetometre, magneto-optiske sensorer, utskriftsmaskiner, videoopptakere, mønstergjenkjenningsmaskiner, optiske plater , optiske bølgeledere, etc.
Kilden til Rare Earth Magneto Optics
Desjeldne jordartselementergenererer et ukorrigert magnetisk moment på grunn av det ufylte 4f elektronlaget, som er kilden til sterk magnetisme; Samtidig kan det også føre til elektronoverganger, som er årsaken til lyseksitasjon, som fører til sterke magneto-optiske effekter.
Rene sjeldne jordmetaller viser ikke sterke magneto-optiske effekter. Bare når sjeldne jordartselementer dopes inn i optiske materialer som glass, sammensatte krystaller og legeringsfilmer, vil den sterke magneto-optiske effekten av sjeldne jordartselementer vises. De mest brukte magneto-optiske materialene er overgangsgruppeelementer som (REBi) 3 (FeA) 5O12 granatkrystaller (metallelementer som A1, Ga, Sc, Ge, In), RETM amorfe filmer (Fe, Co, Ni, Mn ), og sjeldne jordbriller.
Magneto optisk krystall
Magnetooptiske krystaller er krystallmaterialer med magnetoptiske effekter. Den magneto-optiske effekten er nært knyttet til magnetismen til krystallmaterialer, spesielt magnetiseringsstyrken til materialene. Derfor er noen utmerkede magnetiske materialer ofte magneto-optiske materialer med utmerkede magneto-optiske egenskaper, slik som yttriumjerngranat og sjeldne jordartsjerngranatkrystaller. Generelt sett er krystaller med bedre magneto-optiske egenskaper ferromagnetiske og ferrimagnetiske krystaller, slik som EuO og EuS er ferromagneter, yttriumjerngranat og vismutdopet sjeldne jordarters jerngranat er ferrimagneter. For tiden brukes hovedsakelig disse to typene krystaller, spesielt jernholdige magnetiske krystaller.
Sjeldne jordarters jerngranat magneto-optisk materiale
1. Strukturelle egenskaper av magneto-optiske materialer i granat av sjeldne jordarter
Ferrittmaterialer av granattype er en ny type magnetiske materialer som har utviklet seg raskt i moderne tid. Den viktigste av dem er sjeldne jordarters jerngranat (også kjent som magnetisk granat), ofte referert til som RE3Fe2Fe3O12 (kan forkortes som RE3Fe5O12), der RE er et yttriumion (noen er også dopet med Ca, Bi-plasma), Fe ioner i Fe2 kan erstattes av In, Se, Cr plasma, og Fe ioner i Fe kan erstattes av A, Ga plasma. Det er totalt 11 typer enkelt sjeldne jordarters jerngranat som har blitt produsert så langt, hvor den mest typiske er Y3Fe5O12, forkortet til YIG.
2. Yttriumjern granat magneto-optisk materiale
Yttrium jerngranat (YIG) ble først oppdaget av Bell Corporation i 1956 som en enkelt krystall med sterke magneto-optiske effekter. Magnetisert yttriumjerngranat (YIG) har et magnetisk tap flere størrelsesordener lavere enn noen annen ferritt i det ultrahøyfrekvente feltet, noe som gjør det mye brukt som informasjonslagringsmateriale.
3. Høydopet Bi Series Rare Earth Iron Granat Magneto Optical Materials
Med utviklingen av optisk kommunikasjonsteknologi har også kravene til informasjonsoverføringskvalitet og kapasitet økt. Fra materialforskningens perspektiv er det nødvendig å forbedre ytelsen til magneto-optiske materialer som kjernen i isolatorer, slik at deres Faraday-rotasjon har en liten temperaturkoeffisient og stor bølgelengdestabilitet, for å forbedre stabiliteten til enhetsisolasjon mot endringer i temperatur og bølgelengde. Høydopet Bi-ion-serie sjeldne jordarters granat-enkelkrystaller og tynne filmer har blitt fokus for forskning.
Bi3Fe5O12 (BiG) en krystall tynn film gir håp for utviklingen av integrerte små magneto optiske isolatorer. I 1988, T Kouda et al. oppnådde Bi3FesO12 (BiIG) enkeltkrystall-tynne filmer for første gang ved bruk av reaktiv plasmasputtering-avsetningsmetode RIBS (reaction lon bean sputtering). Deretter oppnådde USA, Japan, Frankrike og andre med suksess Bi3Fe5O12 og høy Bi-dopet sjeldne jordarters magneto-optiske jerngranatfilmer ved bruk av forskjellige metoder.
4. Ce-dopet magneto-optiske materialer av jerngranat av sjeldne jordarter
Sammenlignet med ofte brukte materialer som YIG og GdBiIG, har Ce-dopet sjeldne jordarters jerngranat (Ce: YIG) egenskapene til stor Faraday-rotasjonsvinkel, lav temperaturkoeffisient, lav absorpsjon og lav pris. Det er for tiden den mest lovende nye typen Faraday-rotasjonsmagneto-optisk materiale.
Påføring av sjeldne jordarters magnetoptiske materialer
Magneto-optiske krystallmaterialer har en betydelig ren Faraday-effekt, lav absorpsjonskoeffisient ved bølgelengder og høy magnetisering og permeabilitet. Hovedsakelig brukt i produksjon av optiske isolatorer, optiske ikke-gjensidige komponenter, magneto-optisk minne og magneto-optiske modulatorer, fiberoptisk kommunikasjon og integrerte optiske enheter, datalagring, logiske operasjoner og overføringsfunksjoner, magneto-optiske skjermer, magneto-optisk opptak, nye mikrobølgeenheter , lasergyroskoper, etc. Med den kontinuerlige oppdagelsen av magneto-optiske krystallmaterialer, utvalget av enheter som kan brukes og produseres vil også øke.
(1) Optisk isolator
I optiske systemer som fiberoptisk kommunikasjon er det lys som går tilbake til laserkilden på grunn av refleksjonsflatene til ulike komponenter i den optiske banen. Dette lyset gjør utgangslysintensiteten til laserkilden ustabil, forårsaker optisk støy og begrenser overføringskapasiteten og kommunikasjonsavstanden til signaler i fiberoptisk kommunikasjon, noe som gjør det optiske systemet ustabilt i drift. En optisk isolator er en passiv optisk enhet som bare lar ensrettet lys passere gjennom, og dens arbeidsprinsipp er basert på ikke-gjensidigheten til Faraday-rotasjon. Lyset som reflekteres gjennom fiberoptiske ekkoer kan godt isoleres av optiske isolatorer.
(2) Magnetooptisk strømtester
Den raske utviklingen av moderne industri har stilt høyere krav til overføring og deteksjon av kraftnett, og tradisjonelle høyspent- og høystrømsmålemetoder vil møte store utfordringer. Med utviklingen av fiberoptisk teknologi og materialvitenskap, har magneto-optiske strømtestere fått bred oppmerksomhet på grunn av deres utmerkede isolasjons- og anti-interferensegenskaper, høye målenøyaktighet, enkel miniatyrisering og ingen potensielle eksplosjonsfarer.
(3) Mikrobølgeovn
YIG har egenskapene til en smal ferromagnetisk resonanslinje, tett struktur, god temperaturstabilitet og svært lite karakteristisk elektromagnetisk tap ved høye frekvenser. Disse egenskapene gjør den egnet for å lage ulike mikrobølgeenheter som høyfrekvente synthesizere, båndpassfiltre, oscillatorer, AD tuning drivere osv. Den har vært mye brukt i mikrobølgefrekvensbåndet under røntgenbåndet. I tillegg kan magneto-optiske krystaller også gjøres til magneto-optiske enheter som ringformede enheter og magneto-optiske skjermer.
(4) Magneto optisk minne
I informasjonsbehandlingsteknologi brukes magneto-optiske medier for å registrere og lagre informasjon. Magneto optisk lagring er ledende innen optisk lagring, med egenskapene til stor kapasitet og gratis bytte av optisk lagring, samt fordelene med slettbar omskriving av magnetisk lagring og gjennomsnittlig tilgangshastighet som ligner på magnetiske harddisker. Forholdet mellom kostnad og ytelse vil være nøkkelen til hvorvidt magneto-optiske disker kan lede an.
(5) TG enkeltkrystall
TGG er en krystall utviklet av Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) i 2008. Dens viktigste fordeler: TGG enkeltkrystall har en stor magneto-optisk konstant, høy varmeledningsevne, lavt optisk tap og høy laserskadeterskel, og er mye brukt i multi-level amplifikasjon, ring- og frøinjeksjonslasere som YAG og T-dopet safir
Innleggstid: 16. august 2023