Rare earth magneto optical na materyales
Ang magneto optical na materyales ay tumutukoy sa optical information functional na materyales na may magneto optical effect sa ultraviolet hanggang infrared na mga banda. Ang Rare earth magneto optical materials ay isang bagong uri ng optical information functional materials na maaaring gawing optical device na may iba't ibang function sa pamamagitan ng paggamit ng kanilang magneto optical properties at ang interaksyon at conversion ng liwanag, kuryente, at magnetism. Gaya ng mga modulator, isolator, circulators, magneto-optical switch, deflector, phase shifter, optical information processor, display, memory, laser gyro bias mirror, magnetometer, magneto-optical sensor, printing machine, video recorder, pattern recognition machine, optical disc , optical waveguide, atbp.
Ang Pinagmulan ng Rare Earth Magneto Optics
Angelemento ng bihirang lupabumubuo ng isang hindi naitama na magnetic moment dahil sa hindi napunong 4f electron layer, na siyang pinagmumulan ng malakas na magnetism; Kasabay nito, maaari rin itong humantong sa mga transisyon ng elektron, na siyang sanhi ng light excitation, na humahantong sa malakas na magneto optical effects.
Ang mga purong rare earth metal ay hindi nagpapakita ng malakas na magneto optical effects. Tanging kapag ang mga elemento ng rare earth ay na-doped sa mga optical na materyales tulad ng salamin, compound crystals, at alloy films, lilitaw ang malakas na magneto-optical effect ng mga rare earth elements. Ang karaniwang ginagamit na magneto-optical na materyales ay mga elemento ng pangkat ng paglipat tulad ng (REBi) 3 (FeA) 5O12 garnet crystals (mga elemento ng metal tulad ng A1, Ga, Sc, Ge, In), RETM amorphous films (Fe, Co, Ni, Mn ), at mga rare earth glass.
Magneto optical crystal
Ang mga kristal na magneto optic ay mga materyal na kristal na may mga epekto ng magneto optic. Ang magneto-optical effect ay malapit na nauugnay sa magnetism ng mga kristal na materyales, lalo na ang lakas ng magnetization ng mga materyales. Samakatuwid, ang ilang mahusay na magnetic na materyales ay madalas na magneto-optical na materyales na may mahusay na magneto-optical na mga katangian, tulad ng yttrium iron garnet at rare earth iron garnet crystals. Sa pangkalahatan, ang mga kristal na may mas mahusay na magneto-optical na mga katangian ay mga ferromagnetic at ferrimagnetic na kristal, tulad ng EuO at EuS bilang ferromagnets, yttrium iron garnet at bismuth doped rare earth iron garnet bilang ferrimagnets. Sa kasalukuyan, ang dalawang uri ng kristal na ito ay pangunahing ginagamit, lalo na ang ferrous magnetic crystals.
Rare earth iron garnet magneto-optical na materyal
1. Structural na katangian ng rare earth iron garnet magneto-optical na materyales
Ang Garnet type ferrite materials ay isang bagong uri ng magnetic materials na mabilis na nabuo sa modernong panahon. Ang pinakamahalaga sa kanila ay ang rare earth iron garnet (kilala rin bilang magnetic garnet), karaniwang tinutukoy bilang RE3Fe2Fe3O12 (maaaring paikliin bilang RE3Fe5O12), kung saan ang RE ay isang yttrium ion (ang ilan ay doped din sa Ca, Bi plasma), Fe Ang mga ion sa Fe2 ay maaaring mapalitan ng In, Se, Cr plasma, at ang mga Fe ions sa Fe ay maaaring mapalitan ng A, Ga plasma. Mayroong kabuuang 11 uri ng single rare earth iron garnet na ginawa sa ngayon, na ang pinakakaraniwang ay Y3Fe5O12, dinaglat bilang YIG.
2. Yttrium iron garnet magneto-optical na materyal
Ang Yttrium iron garnet (YIG) ay unang natuklasan ng Bell Corporation noong 1956 bilang isang kristal na may malakas na magneto-optical effect. Ang magnetized yttrium iron garnet (YIG) ay may magnetic loss na ilang mga order ng magnitude na mas mababa kaysa sa anumang iba pang ferrite sa ultra-high frequency field, na ginagawa itong malawakang ginagamit bilang isang materyal na imbakan ng impormasyon.
3. High Doped Bi Series Rare Earth Iron Garnet Magneto Optical Materials
Sa pag-unlad ng teknolohiya ng optical na komunikasyon, ang mga kinakailangan para sa kalidad at kapasidad ng paghahatid ng impormasyon ay tumaas din. Mula sa pananaw ng materyal na pananaliksik, kinakailangan upang mapabuti ang pagganap ng mga magneto-optical na materyales bilang core ng mga isolator, upang ang kanilang Faraday rotation ay may maliit na koepisyent ng temperatura at malaking wavelength na katatagan, upang mapabuti ang katatagan ng paghihiwalay ng device laban sa pagbabago ng temperatura at wavelength. Ang high doped Bi ion series na rare earth iron garnet single crystals at thin films ay naging pokus ng pananaliksik.
Ang Bi3Fe5O12 (BiG) na solong kristal na manipis na pelikula ay nagdudulot ng pag-asa para sa pagbuo ng pinagsama-samang maliit na magneto optical isolator. Noong 1988, si T Kouda et al. nakakuha ng Bi3FesO12 (BiIG) single crystal thin films sa unang pagkakataon gamit ang reactive plasma sputtering deposition method na RIBS (reaksyon ng lon bean sputtering). Kasunod nito, matagumpay na nakuha ng United States, Japan, France, at iba pa ang Bi3Fe5O12 at high Bi doped rare earth iron garnet magneto-optical films gamit ang iba't ibang pamamaraan.
4. Ce doped rare earth iron garnet magneto-optical na materyales
Kung ikukumpara sa mga karaniwang ginagamit na materyales tulad ng YIG at GdBiIG, ang Ce doped rare earth iron garnet (Ce: YIG) ay may mga katangian ng malaking anggulo ng pag-ikot ng Faraday, mababang koepisyent ng temperatura, mababang pagsipsip, at mababang gastos. Ito ang kasalukuyang pinaka-promising na bagong uri ng Faraday rotation magneto-optical material.
Paglalapat ng Rare Earth Magneto Optic Materials
Magneto optical crystal na materyales ay may makabuluhang purong Faraday effect, mababang absorption coefficient sa wavelength, at mataas na magnetization at permeability. Pangunahing ginagamit sa paggawa ng mga optical isolator, optical non reciprocal na bahagi, magneto optical memory at magneto optical modulators, fiber optic na komunikasyon at integrated optical device, computer storage, logic operation at transmission functions, magneto optical display, magneto optical recording, bagong microwave device , laser gyroscope, atbp. Sa patuloy na pagtuklas ng magneto-optical crystal materials, tataas din ang hanay ng mga device na maaaring ilapat at gawin.
(1) Optical isolator
Sa mga optical system tulad ng fiber optic na komunikasyon, mayroong liwanag na bumabalik sa pinagmumulan ng laser dahil sa mga repleksyon na ibabaw ng iba't ibang bahagi sa optical path. Ang liwanag na ito ay gumagawa ng output light intensity ng laser source na hindi matatag, na nagiging sanhi ng optical noise, at lubos na nililimitahan ang kapasidad ng paghahatid at distansya ng komunikasyon ng mga signal sa fiber optic na komunikasyon, na ginagawang hindi matatag ang optical system sa operasyon. Ang optical isolator ay isang passive optical device na nagpapahintulot lamang sa unidirectional na liwanag na dumaan, at ang prinsipyong gumagana nito ay batay sa hindi katumbasan ng pag-ikot ng Faraday. Ang liwanag na sinasalamin sa pamamagitan ng fiber optic echoes ay maaaring maayos na ihiwalay ng mga optical isolator.
(2) Magneto optic current tester
Ang mabilis na pag-unlad ng modernong industriya ay naglagay ng mas mataas na mga kinakailangan para sa paghahatid at pagtuklas ng mga grids ng kuryente, at ang tradisyonal na mataas na boltahe at mataas na kasalukuyang mga pamamaraan ng pagsukat ay haharap sa matinding hamon. Sa pag-unlad ng fiber optic na teknolohiya at materyal na agham, ang mga magneto-optical current tester ay nakakuha ng malawakang atensyon dahil sa kanilang mahusay na insulation at anti-interference na mga kakayahan, mataas na katumpakan ng pagsukat, madaling miniaturization, at walang potensyal na panganib sa pagsabog.
(3) Microwave device
Ang YIG ay may mga katangian ng makitid na ferromagnetic resonance line, siksik na istraktura, mahusay na katatagan ng temperatura, at napakaliit na katangian ng pagkawala ng electromagnetic sa mataas na frequency. Ginagawa nitong angkop ang mga katangiang ito para sa paggawa ng iba't ibang microwave device tulad ng mga high-frequency synthesizer, bandpass filter, oscillator, AD tuning driver, atbp. Ito ay malawakang ginagamit sa microwave frequency band sa ibaba ng X-ray band. Bilang karagdagan, ang mga magneto-optical na kristal ay maaari ding gawing magneto-optical na mga aparato tulad ng mga hugis-singsing na aparato at magneto-optical na mga display.
(4) Magneto optical memory
Sa teknolohiya ng pagpoproseso ng impormasyon, ginagamit ang magneto-optical media para sa pag-record at pag-iimbak ng impormasyon. Ang Magneto optical storage ay ang nangunguna sa optical storage, na may mga katangian ng malaking kapasidad at libreng pagpapalit ng optical storage, pati na rin ang mga pakinabang ng nabubura na muling pagsulat ng magnetic storage at average na bilis ng pag-access katulad ng magnetic hard drive. Ang ratio ng pagganap ng gastos ay magiging susi sa kung ang mga magneto optical disk ay maaaring manguna.
(5) TG solong kristal
Ang TGG ay isang kristal na binuo ng Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) noong 2008. Ang mga pangunahing bentahe nito: Ang solong kristal ng TGG ay may malaking magneto-optical constant, mataas na thermal conductivity, mababang optical loss, at mataas na laser damage threshold, at ay malawakang ginagamit sa multi-level amplification, ring, at seed injection lasers gaya ng YAG at T-doped sapphire
Oras ng post: Aug-16-2023