Materiale magneto-optice de pământ rare
Materialele magneto optice se referă la materiale funcționale de informații optice cu efecte magneto optice în benzile ultraviolete până la infraroșu. Materialele magneto-optice de pământ rare sunt un nou tip de materiale funcționale cu informații optice care pot fi transformate în dispozitive optice cu diferite funcții prin utilizarea proprietăților lor magneto-optice și interacțiunea și conversia luminii, electricității și magnetismului. Cum ar fi modulatoare, izolatoare, circulatoare, comutatoare magneto-optice, deflectoare, defazatoare, procesoare optice de informații, afișaje, memorii, oglinzi laser giroscopice, magnetometre, senzori magneto-optici, mașini de imprimat, înregistratoare video, mașini de recunoaștere a modelelor, discuri optice , ghiduri optice de undă etc.
Sursa magnetoopticii pământurilor rare
Theelement pământ rargenerează un moment magnetic necorectat datorită stratului de electroni 4f neumplut, care este sursa unui magnetism puternic; În același timp, poate duce și la tranziții de electroni, care este cauza excitației luminii, ceea ce duce la efecte magneto optice puternice.
Metalele pământurilor rare pure nu prezintă efecte magneto optice puternice. Numai atunci când elementele pământurilor rare sunt dopate în materiale optice, cum ar fi sticla, cristale compuse și filme de aliaj, va apărea efectul magneto-optic puternic al elementelor pământurilor rare. Materialele magneto-optice utilizate în mod obișnuit sunt elemente de grup de tranziție, cum ar fi cristalele de granat (REBi) 3 (FeA) 5O12 (elemente metalice precum A1, Ga, Sc, Ge, In), filme amorfe RETM (Fe, Co, Ni, Mn). ), și ochelari cu pământuri rare.
Cristal magneto optic
Cristalele magnetooptice sunt materiale cristaline cu efecte magnetooptice. Efectul magneto-optic este strâns legat de magnetismul materialelor cristaline, în special de puterea de magnetizare a materialelor. Prin urmare, unele materiale magnetice excelente sunt adesea materiale magneto-optice cu proprietăți magneto-optice excelente, cum ar fi granatul de fier de ytriu și cristalele de granat de fier din pământuri rare. În general, cristalele cu proprietăți magneto-optice mai bune sunt cristale feromagnetice și ferimagnetice, cum ar fi EuO și EuS fiind feromagneți, granatul de fier cu ytriu și granatul de fier pământuri rare dopate cu bismut fiind ferimagneți. În prezent, se folosesc în principal aceste două tipuri de cristale, în special cristale magnetice feroase.
Material magneto-optic de fier din pământ rare
1. Caracteristicile structurale ale materialelor magneto-optice de fier granat de pământuri rare
Materialele de ferită de tip granat sunt un nou tip de materiale magnetice care s-au dezvoltat rapid în timpurile moderne. Cel mai important dintre ele este granatul de fier din pământuri rare (cunoscut și ca granat magnetic), denumit în mod obișnuit RE3Fe2Fe3O12 (poate fi abreviat ca RE3Fe5O12), unde RE este un ion de ytriu (unele sunt, de asemenea, dopate cu Ca, Bi plasmă), Fe ionii din Fe2 pot fi înlocuiți cu plasmă In, Se, Cr, iar ionii Fe din Fe pot fi înlocuiți cu plasmă A, Ga. Există un total de 11 tipuri de granat de fier cu pământuri rare care au fost produse până acum, cel mai tipic fiind Y3Fe5O12, prescurtat ca YIG.
2. Material magneto-optic de fier ytriu granat
Granatul de fier de ytriu (YIG) a fost descoperit pentru prima dată de Bell Corporation în 1956 ca un singur cristal cu efecte magneto-optice puternice. Granatul de fier ytriu magnetizat (YIG) are o pierdere magnetică cu câteva ordine de mărime mai mică decât orice altă ferită din câmpul de frecvență ultra-înaltă, ceea ce îl face utilizat pe scară largă ca material de stocare a informațiilor.
3. Materiale optice magneto-granate de fier din seria Bi dopat înalt
Odată cu dezvoltarea tehnologiei de comunicații optice, au crescut și cerințele pentru calitatea și capacitatea de transmitere a informațiilor. Din perspectiva cercetării materialelor, este necesară îmbunătățirea performanței materialelor magneto-optice ca nucleu al izolatoarelor, astfel încât rotația lor Faraday să aibă un coeficient de temperatură mic și o stabilitate mare a lungimii de undă, pentru a îmbunătăți stabilitatea izolației dispozitivului față de modificări de temperatură și lungime de undă. Cristalele monocristale și peliculele subțiri de granat de fier din pământuri rare din seria Bi ion dopată au devenit centrul cercetării.
Filmul subțire monocristal Bi3Fe5O12 (BiG) aduce speranță pentru dezvoltarea de izolatoare magneto optice mici integrate. În 1988, T Kouda et al. a obținut pentru prima dată filme subțiri monocristaline de Bi3FesO12 (BiIG) utilizând metoda de depunere prin pulverizare prin pulverizare cu plasmă reactivă RIBS (reaction lon bean sputtering). Ulterior, Statele Unite ale Americii, Japonia, Franța și alții au obținut cu succes filme magneto-optice de fier Bi3Fe5O12 și Bi3Fe5O12 de mare rari dopate cu pământuri rare, folosind diferite metode.
4. Materiale magneto-optice dopate cu pământuri rare de fier granat
În comparație cu materialele utilizate în mod obișnuit, cum ar fi YIG și GdBiIG, granatul de fier cu pământuri rare dopate Ce (Ce: YIG) are caracteristicile unui unghi mare de rotație Faraday, coeficient de temperatură scăzut, absorbție scăzută și cost redus. În prezent, este cel mai promițător tip nou de material magneto-optic cu rotație Faraday.
Aplicarea materialelor magnetooptice de pământ rare
Materialele cristale magneto optice au un efect Faraday pur semnificativ, coeficient de absorbție scăzut la lungimi de undă și magnetizare și permeabilitate ridicate. Folosit în principal în producția de izolatori optici, componente optice nereciproce, memorie magneto optică și modulatoare magneto optice, comunicații prin fibră optică și dispozitive optice integrate, stocare pe computer, funcții de operare și transmisie logică, afișaje magneto optice, înregistrare magneto optică, noi dispozitive cu microunde , giroscoape laser etc. Odată cu descoperirea continuă a materialelor cristaline magneto-optice, gama de dispozitive care pot fi aplicate și fabricate vor crește și ele.
(1) Izolator optic
În sistemele optice, cum ar fi comunicarea prin fibră optică, există lumină care se întoarce la sursa laser datorită suprafețelor de reflexie ale diferitelor componente din calea optică. Această lumină face ca intensitatea luminii de ieșire a sursei laser să fie instabilă, provocând zgomot optic și limitând foarte mult capacitatea de transmisie și distanța de comunicare a semnalelor în comunicația cu fibră optică, făcând sistemul optic instabil în funcționare. Un izolator optic este un dispozitiv optic pasiv care permite doar trecerea luminii unidirecționale, iar principiul său de funcționare se bazează pe non-reciprocitatea rotației Faraday. Lumina reflectată prin ecourile din fibră optică poate fi bine izolată de izolatori optici.
(2) Tester de curent magneto optic
Dezvoltarea rapidă a industriei moderne a impus cerințe mai mari pentru transmiterea și detectarea rețelelor electrice, iar metodele tradiționale de măsurare a tensiunii înalte și a curentului ridicat se vor confrunta cu provocări severe. Odată cu dezvoltarea tehnologiei fibrelor optice și a științei materialelor, testele de curent magneto-optice au câștigat o atenție larg răspândită datorită capacităților excelente de izolație și anti-interferență, precizie ridicată de măsurare, miniaturizare ușoară și fără riscuri potențiale de explozie.
(3) Dispozitiv cu microunde
YIG are caracteristicile liniei de rezonanță feromagnetică îngustă, structură densă, stabilitate bună la temperatură și pierderi electromagnetice caracteristice foarte mici la frecvențe înalte. Aceste caracteristici îl fac potrivit pentru realizarea diferitelor dispozitive cu microunde, cum ar fi sintetizatoare de înaltă frecvență, filtre trece-bandă, oscilatoare, drivere de reglare AD, etc. A fost utilizat pe scară largă în banda de frecvență a microundelor sub banda de raze X. În plus, cristalele magneto-optice pot fi, de asemenea, transformate în dispozitive magneto-optice, cum ar fi dispozitive în formă de inel și afișaje magneto-optice.
(4) Memorie magneto optică
În tehnologia de procesare a informațiilor, mediile magneto-optice sunt folosite pentru înregistrarea și stocarea informațiilor. Stocarea optică Magneto este liderul în stocarea optică, având caracteristicile de capacitate mare și schimbul gratuit de stocare optică, precum și avantajele rescrierea ștergabilă a stocării magnetice și viteza medie de acces similară hard disk-urilor magnetice. Raportul cost-performanță va fi cheia dacă discurile magneto optice pot conduce.
(5) TG monocristal
TGG este un cristal dezvoltat de Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) în 2008. Principalele sale avantaje: un singur cristal TGG are o constantă magneto-optică mare, conductivitate termică ridicată, pierderi optice reduse și prag ridicat de deteriorare a laserului și este utilizat pe scară largă în lasere de amplificare cu mai multe niveluri, inel și injecție de semințe, cum ar fi YAG și safirul dopat T
Ora postării: 16-aug-2023