นี่คือวัสดุออปติคอลแมกนีโตของแรร์เอิร์ธ

วัสดุออปติคัลแมกนีโตของโลกที่หายาก

วัสดุออปติคัลแม๊กโตหมายถึงวัสดุเชิงฟังก์ชันข้อมูลเชิงแสงพร้อมเอฟเฟกต์แสงแมกนีโตในแถบอัลตราไวโอเลตถึงอินฟราเรด วัสดุออพติคัลแมกนีโตของธาตุหายากเป็นวัสดุเชิงฟังก์ชันข้อมูลเชิงแสงรูปแบบใหม่ที่สามารถนำไปสร้างเป็นอุปกรณ์เชิงแสงที่มีฟังก์ชันต่างๆ ได้โดยใช้คุณสมบัติเชิงแสงของแมกนีโตและปฏิกิริยาและการแปลงของแสง ไฟฟ้า และแม่เหล็ก เช่น โมดูเลเตอร์ ไอโซเลเตอร์ เครื่องหมุนเวียน สวิตช์แมกนีโตออปติคอล เดเฟลกเตอร์ ตัวเปลี่ยนเฟส ตัวประมวลผลข้อมูลเชิงแสง จอแสดงผล ความทรงจำ กระจกไบอัสของไจโรเลเซอร์ แมกนีโตมิเตอร์ เซ็นเซอร์ออปติคัลแมกนีโต เครื่องพิมพ์ เครื่องบันทึกวิดีโอ เครื่องจดจำรูปแบบ แผ่นดิสก์แสง , ท่อนำคลื่นแสง ฯลฯ

แหล่งที่มาของเลนส์แมกนีโตโลกที่หายาก

ที่ธาตุหายากสร้างโมเมนต์แม่เหล็กที่ไม่ถูกแก้ไขเนื่องจากชั้นอิเล็กตรอน 4f ที่ไม่ได้เติมเต็ม ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของแม่เหล็กแรงสูง ในเวลาเดียวกัน ยังสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอน ซึ่งเป็นสาเหตุของการกระตุ้นแสง ส่งผลให้เกิดเอฟเฟกต์แสงแมกนีโตที่รุนแรง

โลหะแรร์เอิร์ธบริสุทธิ์ไม่มีเอฟเฟกต์แสงแบบแมกนีโตที่รุนแรง เฉพาะเมื่อธาตุหายากถูกเจือลงในวัสดุเชิงแสง เช่น แก้ว คริสตัลผสม และฟิล์มโลหะผสม จึงจะเกิดเอฟเฟกต์ทางแสงแบบแมกนีโตที่รุนแรงของธาตุหายากปรากฏขึ้น วัสดุแมกนีโตออปติกที่ใช้กันทั่วไปคือองค์ประกอบกลุ่มทรานซิชัน เช่น (REBi) 3 (FeA) 5O12 ผลึกโกเมน (องค์ประกอบโลหะ เช่น A1, Ga, Sc, Ge, In), ฟิล์มอสัณฐาน RETM (Fe, Co, Ni, Mn ) และแก้วแรร์เอิร์ธ

คริสตัลออปติคัลแม๊ก

ผลึกแมกนีโตออปติกเป็นวัสดุคริสตัลที่มีเอฟเฟกต์แมกนีโตออปติก เอฟเฟกต์แมกนีโตออปติคอลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความเป็นแม่เหล็กของวัสดุคริสตัล โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงของการดึงดูดของวัสดุ ดังนั้น วัสดุแม่เหล็กที่ดีเยี่ยมบางชนิดมักเป็นวัสดุออปติกแบบแมกนีโตที่มีคุณสมบัติออปติคอลแบบแมกนีโตที่ดีเยี่ยม เช่น โกเมนเหล็กอิตเทรียม และคริสตัลโกเมนเหล็กหายาก โดยทั่วไปแล้ว คริสตัลที่มีคุณสมบัติทางแสงแมกนีโตดีกว่าคือคริสตัลเฟอร์โรแมกเนติกและเฟอร์ริแมกเนติก เช่น EuO และ EuS เป็นเฟอร์ริแมกเนติก โกเมนเหล็กอิตเทรียม และโกเมนเหล็กธาตุหายากที่เจือด้วยบิสมัทเป็นเฟอร์ริแมกเนติก ปัจจุบันนิยมใช้คริสตัลทั้งสองประเภทนี้เป็นหลัก โดยเฉพาะคริสตัลแม่เหล็กที่เป็นเหล็ก

วัสดุออปติคัลโกเมนเหล็กโกเมนหายาก

1. ลักษณะโครงสร้างของวัสดุออปติคัลโกเมนเหล็กโกเมนที่หายาก

วัสดุเฟอร์ไรท์ชนิดโกเมนเป็นวัสดุแม่เหล็กชนิดใหม่ที่มีการพัฒนาอย่างรวดเร็วในยุคปัจจุบัน สิ่งสำคัญที่สุดคือโกเมนเหล็กธาตุหายาก (หรือที่เรียกว่าโกเมนแม่เหล็ก) หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า RE3Fe2Fe3O12 (เรียกย่อว่า RE3Fe5O12) โดยที่ RE คืออิตเทรียมไอออน (บางชนิดเจือด้วย Ca, Bi plasma), Fe ไอออนใน Fe2 สามารถถูกแทนที่ด้วย In, Se, Cr พลาสมา และไอออน Fe ใน Fe สามารถถูกแทนที่ด้วย A, Ga plasma จนถึงขณะนี้มีโกเมนเหล็กธาตุหายากชนิดเดียวทั้งหมด 11 ชนิดที่มีการผลิตขึ้น โดยชนิดที่พบมากที่สุดคือ Y3Fe5O12 หรือเรียกโดยย่อว่า YIG

2. วัสดุออปติคัลโกเมนเหล็กอิตเทรียม

โกเมนเหล็กอิตเทรียม (YIG) ถูกค้นพบครั้งแรกโดย Bell Corporation ในปี 1956 ในรูปผลึกเดี่ยวที่มีผลทางแสงจากแมกนีโตที่รุนแรง โกเมนเหล็กอิตเทรียมแม่เหล็ก (YIG) มีการสูญเสียแม่เหล็กซึ่งมีขนาดต่ำกว่าเฟอร์ไรต์อื่นๆ หลายชั้นในสนามความถี่สูงพิเศษ ทำให้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุจัดเก็บข้อมูล

3. วัสดุออปติคอลแม๊กโกเมนเหล็กโลกที่หายากที่มีเจือสูง Bi Series

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสง ข้อกำหนดด้านคุณภาพและความสามารถในการรับส่งข้อมูลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน จากมุมมองของการวิจัยวัสดุ จำเป็นต้องปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุแมกนีโตออปติคัลเป็นแกนหลักของตัวแยก เพื่อให้การหมุนของฟาราเดย์มีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเล็กน้อยและความเสถียรของความยาวคลื่นสูง เพื่อปรับปรุงความเสถียรของการแยกอุปกรณ์ต่อ การเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและความยาวคลื่น ซีรีส์ไบไอออนธาตุหายากที่มีสารเจือปนสูง โกเมนเหล็ก ผลึกเดี่ยวและฟิล์มบางกลายเป็นจุดสนใจของการวิจัย

ฟิล์มบางผลึกเดี่ยว Bi3Fe5O12 (BiG) นำมาซึ่งความหวังในการพัฒนาตัวแยกแสงแมกนีโตขนาดเล็กแบบบูรณาการ ในปี 1988 T Kouda และคณะ ได้รับฟิล์มบางผลึกเดี่ยว Bi3FesO12 (BiIG) เป็นครั้งแรกโดยใช้วิธีการสะสมสปัตเตอร์พลาสมาปฏิกิริยา RIBS (ปฏิกิริยาลอนบีนสปัตเตอร์) ต่อมา สหรัฐอเมริกา ญี่ปุ่น ฝรั่งเศส และประเทศอื่นๆ ประสบความสำเร็จในการได้รับ Bi3Fe5O12 และฟิล์มออปติกออปติกเหล็กโกเมนเหล็กหายากที่เจือด้วย Bi สูงโดยใช้วิธีการต่างๆ

4. วัสดุเจือธาตุหายากเหล็กโกเมนแมกนีโตออปติคอล

เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุที่ใช้กันทั่วไปเช่น YIG และ GdBiIG โกเมนเหล็กธาตุหายากที่เจือด้วย Ce (Ce: YIG) มีลักษณะของมุมการหมุนของฟาราเดย์ขนาดใหญ่ ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิต่ำ การดูดซับต่ำ และต้นทุนต่ำ ปัจจุบันเป็นวัสดุแมกนีโตออปติคอลแบบหมุนของฟาราเดย์ชนิดใหม่ที่มีแนวโน้มมากที่สุด
การประยุกต์ใช้วัสดุออปติกแมกนีโตของโลกที่หายาก

วัสดุคริสตัลออปติคอลแม๊กมีเอฟเฟกต์ฟาราเดย์บริสุทธิ์อย่างมีนัยสำคัญ ค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงต่ำที่ความยาวคลื่น และมีสนามแม่เหล็กและการซึมผ่านสูง ส่วนใหญ่ใช้ในการผลิตตัวแยกแสง, ส่วนประกอบทางแสงที่ไม่ซึ่งกันและกัน, หน่วยความจำแสงแมกนีโตและโมดูเลเตอร์แสงแมกนีโต, การสื่อสารใยแก้วนำแสงและอุปกรณ์ออปติคอลแบบบูรณาการ, ที่เก็บข้อมูลคอมพิวเตอร์, การดำเนินการลอจิกและฟังก์ชั่นการส่งสัญญาณ, การแสดงแสงแมกนีโต, การบันทึกออปติคอลแมกนีโต, อุปกรณ์ไมโครเวฟใหม่ , ไจโรสโคปแบบเลเซอร์ ฯลฯ ด้วยการค้นพบวัสดุคริสตัลแมกนีโตออปติคอลอย่างต่อเนื่อง ทำให้ขอบเขตของอุปกรณ์ที่สามารถนำมาใช้และผลิตได้ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

(1) ตัวแยกแสง

ในระบบออปติก เช่น การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติก มีแสงที่ส่งกลับไปยังแหล่งกำเนิดเลเซอร์เนื่องจากการสะท้อนของพื้นผิวของส่วนประกอบต่างๆ ในเส้นทางออปติคอล แสงนี้ทำให้ความเข้มแสงเอาท์พุตของแหล่งกำเนิดเลเซอร์ไม่เสถียร ทำให้เกิดสัญญาณรบกวนทางแสง และจำกัดความสามารถในการส่งและระยะการสื่อสารของสัญญาณในการสื่อสารใยแก้วนำแสงอย่างมาก ทำให้ระบบออปติคัลในการทำงานไม่เสถียร ตัวแยกแสงเป็นอุปกรณ์ออปติคัลแบบพาสซีฟที่ยอมให้แสงในทิศทางเดียวผ่านได้เท่านั้น และหลักการทำงานของอุปกรณ์นั้นขึ้นอยู่กับการหมุนของฟาราเดย์แบบไม่ตอบแทนกัน แสงที่สะท้อนผ่านใยแก้วนำแสงสะท้อนสามารถแยกได้ดีโดยใช้ตัวแยกแสง

(2) เครื่องทดสอบกระแสไฟฟ้าแม๊กออปติก

การพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมสมัยใหม่ทำให้เกิดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับการส่งและการตรวจจับโครงข่ายไฟฟ้า และวิธีการวัดแรงดันสูงและกระแสสูงแบบดั้งเดิมจะเผชิญกับความท้าทายที่รุนแรง ด้วยการพัฒนาของเทคโนโลยีใยแก้วนำแสงและวัสดุศาสตร์ เครื่องมือทดสอบกระแสไฟฟ้าแบบแมกนีโตออปติคอลได้รับความสนใจอย่างกว้างขวาง เนื่องจากมีความเป็นฉนวนและความสามารถในการป้องกันการรบกวนที่ยอดเยี่ยม ความแม่นยำในการวัดสูง การย่อขนาดได้ง่าย และไม่มีอันตรายจากการระเบิดที่อาจเกิดขึ้น

(3) อุปกรณ์ไมโครเวฟ

YIG มีลักษณะของเส้นเรโซแนนซ์เฟอร์โรแมกเนติกที่แคบ โครงสร้างหนาแน่น ความเสถียรของอุณหภูมิที่ดี และการสูญเสียแม่เหล็กไฟฟ้าลักษณะเฉพาะที่น้อยมากที่ความถี่สูง คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตอุปกรณ์ไมโครเวฟต่างๆ เช่น เครื่องสังเคราะห์ความถี่สูง ตัวกรองแบนด์พาส ออสซิลเลเตอร์ ไดรเวอร์การปรับค่า AD เป็นต้น ซึ่งมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในย่านความถี่ไมโครเวฟที่อยู่ต่ำกว่าแถบรังสีเอกซ์ นอกจากนี้ ผลึกแมกนีโตออปติคัลยังสามารถสร้างเป็นอุปกรณ์แมกนีโตออปติคัลได้ เช่น อุปกรณ์รูปวงแหวน และจอแสดงผลแบบแมกนีโตออปติคัล

(4) หน่วยความจำออปติคอลแม๊ก

ในเทคโนโลยีการประมวลผลข้อมูล สื่อแมกนีโตออปติคอลใช้สำหรับบันทึกและจัดเก็บข้อมูล อุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแบบออปติคัล Magneto เป็นผู้นำในการจัดเก็บข้อมูลแบบออปติคัลโดยมีลักษณะของความจุขนาดใหญ่และการสลับที่จัดเก็บข้อมูลแบบออปติคัลฟรี รวมถึงข้อดีของการเขียนใหม่ที่ลบได้ของที่จัดเก็บข้อมูลแบบแม่เหล็กและความเร็วในการเข้าถึงโดยเฉลี่ยคล้ายกับฮาร์ดไดรฟ์แบบแม่เหล็ก อัตราส่วนประสิทธิภาพด้านต้นทุนจะเป็นกุญแจสำคัญในการพิจารณาว่าดิสก์ออปติคัลแบบแมกนีโตสามารถเป็นผู้นำได้หรือไม่

(5) TG ผลึกเดี่ยว

TGG เป็นคริสตัลที่พัฒนาโดย Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) ในปี 2551 ข้อได้เปรียบหลัก: ผลึกเดี่ยวของ TGG มีค่าคงที่ของแมกนีโตออปติคอลขนาดใหญ่ การนำความร้อนสูง การสูญเสียแสงต่ำ และเกณฑ์ความเสียหายของเลเซอร์สูง และ ใช้กันอย่างแพร่หลายในการขยายหลายระดับ วงแหวน และเลเซอร์ฉีดเมล็ด เช่น แซฟไฟร์ YAG และ T-doped