Итак, это редкоземельный магнитооптический материал.

Редкоземельные магнитооптические материалы

Магнитооптические материалы относятся к оптическим информационным функциональным материалам с магнитооптическим эффектом в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах. Редкоземельные магнитооптические материалы представляют собой новый тип оптических информационных функциональных материалов, из которых можно создавать оптические устройства с различными функциями, используя их магнитооптические свойства, а также взаимодействие и преобразование света, электричества и магнетизма. Такие как модуляторы, изоляторы, циркуляторы, магнитооптические переключатели, дефлекторы, фазовращатели, оптические информационные процессоры, дисплеи, запоминающие устройства, зеркала смещения лазерного гироскопа, магнитометры, магнитооптические датчики, печатные машины, видеорегистраторы, машины распознавания образов, оптические диски. , оптические волноводы и т. д.

Источник редкоземельной магнитооптики

редкоземельный элементгенерирует неисправленный магнитный момент за счет незаполненного слоя 4f-электрона, который является источником сильного магнетизма; В то же время это может также приводить к электронным переходам, которые являются причиной светового возбуждения, приводящего к сильным магнитооптическим эффектам.

Чистые редкоземельные металлы не проявляют сильных магнитооптических эффектов. Только когда редкоземельные элементы легируются оптическими материалами, такими как стекло, сложные кристаллы и пленки сплавов, проявляется сильный магнитооптический эффект редкоземельных элементов. Обычно используемыми магнитооптическими материалами являются элементы переходной группы, такие как кристаллы граната (REBi) 3 (FeA) 5O12 (металлические элементы, такие как A1, Ga, Sc, Ge, In), аморфные пленки RETM (Fe, Co, Ni, Mn). ) и редкоземельные стекла.

Магнето-оптический кристалл

Магнитооптические кристаллы представляют собой кристаллические материалы с магнитооптическим эффектом. Магнитооптический эффект тесно связан с магнетизмом кристаллических материалов, особенно с силой намагничивания материалов. Поэтому некоторые превосходные магнитные материалы часто представляют собой магнитооптические материалы с превосходными магнитооптическими свойствами, такие как железо-иттриевый гранат и кристаллы редкоземельного железо-граната. Вообще говоря, кристаллы с лучшими магнитооптическими свойствами представляют собой ферромагнитные и ферримагнитные кристаллы, такие как EuO и EuS, которые являются ферромагнетиками, иттрий-железный гранат и редкоземельный железо-гранат, легированный висмутом, являются ферримагнетиками. В настоящее время в основном используются эти два типа кристаллов, особенно железомагнитные кристаллы.

Редкоземельный железо-гранат магнитооптический материал

1. Структурные характеристики магнитооптических материалов редкоземельных железо-гранатов.

Ферритовые материалы гранатового типа — это новый тип магнитных материалов, получивший быстрое развитие в наше время. Наиболее важными из них являются редкоземельные железо-гранаты (также известные как магнитные гранаты), обычно называемые RE3Fe2Fe3O12 (можно сокращенно RE3Fe5O12), где RE — ион иттрия (некоторые из них также легированы плазмой Ca, Bi), Fe ионы в Fe2 могут быть заменены плазмой In, Se, Cr, а ионы Fe в Fe могут быть заменены плазмой A, Ga. Всего на сегодняшний день произведено 11 типов единичных редкоземельных железо-гранатов, наиболее типичным из которых является Y3Fe5O12, сокращенно YIG.

2. Магнитооптический материал железо-иттриевый гранат.

Иттрий-железный гранат (ЖИГ) был впервые обнаружен Bell Corporation в 1956 году в виде монокристалла с сильными магнитооптическими эффектами. Намагниченный железо-иттриевый гранат (ЖИГ) имеет магнитные потери на несколько порядков ниже, чем любой другой феррит в поле сверхвысокой частоты, что делает его широко используемым в качестве материала для хранения информации.

3. Высоколегированные магнитооптические материалы из редкоземельных железо-гранатов серии Bi

С развитием технологий оптической связи возросли и требования к качеству и пропускной способности передачи информации. С точки зрения исследования материалов, необходимо улучшить характеристики магнитооптических материалов в качестве ядра изоляторов, чтобы их фарадеевское вращение имело небольшой температурный коэффициент и большую стабильность длины волны, чтобы улучшить стабильность изоляции устройства против изменение температуры и длины волны. Монокристаллы и тонкие пленки редкоземельных железо-гранатов с высоким содержанием легированных ионов Bi стали предметом исследований.

Тонкая монокристаллическая пленка Bi3Fe5O12 (BiG) дает надежду на разработку интегрированных небольших магнитооптических изоляторов. В 1988 году Т. Куда и др. впервые получили тонкие монокристаллические пленки Bi3FesO12 (BiIG) методом реактивного плазменного напыления RIBS (реакционное распыление по принципу «лон-бина»). Впоследствии в США, Японии, Франции и других странах различными методами успешно были получены магнитооптические пленки Bi3Fe5O12 и редкоземельных железо-гранатов, легированных Bi3Fe5O12.

4. Магнитооптические материалы на редкоземельных железах-гранатах, легированных церием.

По сравнению с обычно используемыми материалами, такими как YIG и GdBiIG, редкоземельный железо-гранат, легированный церием (Ce: YIG), имеет характеристики большого угла фарадеевского вращения, низкого температурного коэффициента, низкого поглощения и низкой стоимости. В настоящее время это наиболее многообещающий новый тип магнитооптического материала с вращением Фарадея.
Применение редкоземельных магнитооптических материалов

Магнитооптические кристаллические материалы обладают значительным чистым эффектом Фарадея, низким коэффициентом поглощения на длинах волн, а также высокой намагниченностью и проницаемостью. В основном используется в производстве оптических изоляторов, оптических невзаимных компонентов, магнитооптической памяти и магнитооптических модуляторов, волоконно-оптической связи и интегрированных оптических устройств, компьютерных систем хранения данных, логических операций и функций передачи, магнитооптических дисплеев, магнитооптической записи, новых микроволновых устройств. , лазерные гироскопы и т. д. С постоянным открытием магнитооптических кристаллических материалов будет также увеличиваться диапазон устройств, которые можно применять и производить.

(1) Оптический изолятор

В оптических системах, таких как волоконно-оптическая связь, существует свет, который возвращается к лазерному источнику за счет поверхностей отражения различных компонентов на оптическом пути. Этот свет делает интенсивность выходного света лазерного источника нестабильной, вызывая оптический шум и значительно ограничивая пропускную способность и расстояние передачи сигналов в оптоволоконной связи, что делает оптическую систему нестабильной в работе. Оптический изолятор — это пассивное оптическое устройство, которое пропускает только однонаправленный свет, и принцип его работы основан на невзаимности фарадеевского вращения. Свет, отраженный через оптоволоконные эхо-сигналы, может быть хорошо изолирован с помощью оптических изоляторов.

(2) Магнитооптический тестер тока

Быстрое развитие современной промышленности выдвинуло более высокие требования к передаче и обнаружению электросетей, а традиционные методы измерения высокого напряжения и сильного тока столкнутся с серьезными проблемами. С развитием волоконно-оптической технологии и материаловедения магнитооптические измерители тока привлекли широкое внимание благодаря своим превосходным изоляционным и помехозащищенным свойствам, высокой точности измерений, легкой миниатюризации и отсутствию потенциальной опасности взрыва.

(3) Микроволновое устройство

YIG имеет характеристики узкой линии ферромагнитного резонанса, плотной структуры, хорошей температурной стабильности и очень малых характерных электромагнитных потерь на высоких частотах. Эти характеристики делают его пригодным для изготовления различных микроволновых устройств, таких как высокочастотные синтезаторы, полосовые фильтры, генераторы, настроечные драйверы AD и т. д. Он широко используется в диапазоне микроволновых частот ниже рентгеновского диапазона. Кроме того, из магнитооптических кристаллов можно также изготавливать магнитооптические устройства, такие как кольцеобразные устройства и магнитооптические дисплеи.

(4) Магнитооптическая память

В технологии обработки информации для записи и хранения информации используются магнитооптические носители. Магнето-оптические накопители являются лидером в области оптических накопителей, обладая характеристиками большой емкости и свободной замены оптических накопителей, а также преимуществами стираемой перезаписи магнитных накопителей и средней скоростью доступа, аналогичной магнитным жестким дискам. Соотношение цены и качества будет ключом к тому, смогут ли магнитооптические диски стать лидером.

(5) Монокристалл ТГ

TGG — это кристалл, разработанный компанией Fujian Fujiing Technology Co., Ltd. (CASTECH) в 2008 году. Его основные преимущества: монокристалл TGG имеет большую магнитооптическую постоянную, высокую теплопроводность, низкие оптические потери и высокий порог лазерного повреждения, а также широко используется в многоуровневых лазерах усиления, кольцевых и затравочных лазерах, таких как YAG и сапфир, легированный Т.