Nadir toprak manyeto optik malzemeleri
Manyeto optik malzemeler, ultraviyole ila kızılötesi bantlarda manyeto optik etkileri olan optik bilgi işlevsel malzemeleri ifade eder. Nadir toprak manyeto optik malzemeleri, manyeto optik özelliklerinden ve ışık, elektrik ve manyetizmanın etkileşimi ve dönüşümünden yararlanılarak çeşitli işlevlere sahip optik cihazlara dönüştürülebilen yeni bir tür optik bilgi fonksiyonel malzemesidir. Modülatörler, izolatörler, sirkülatörler, manyeto-optik anahtarlar, deflektörler, faz kaydırıcılar, optik bilgi işlemcileri, ekranlar, hafızalar, lazer cayro önyargı aynaları, manyetometreler, manyeto-optik sensörler, baskı makineleri, video kaydediciler, model tanıma makineleri, optik diskler gibi , optik dalga kılavuzları vb.
Nadir Toprak Manyeto Optiklerinin Kaynağı
nadir toprak elementigüçlü manyetizmanın kaynağı olan doldurulmamış 4f elektron katmanı nedeniyle düzeltilmemiş bir manyetik moment üretir; Aynı zamanda, ışık uyarımının nedeni olan elektron geçişlerine de yol açarak güçlü manyeto optik etkilere yol açabilir.
Saf nadir toprak metalleri güçlü manyeto optik etkiler göstermez. Nadir toprak elementleri ancak cam, bileşik kristaller ve alaşım filmleri gibi optik malzemelere katkılandığında nadir toprak elementlerinin güçlü manyeto-optik etkisi ortaya çıkacaktır. Yaygın olarak kullanılan manyeto-optik malzemeler (REBi) 3 (FeA) 5O12 garnet kristalleri (A1, Ga, Sc, Ge, In gibi metal elementler), RETM amorf filmleri (Fe, Co, Ni, Mn) gibi geçiş grubu elementleridir. ) ve nadir toprak camları.
Manyeto optik kristal
Manyeto optik kristaller, manyeto optik efektlere sahip kristal malzemelerdir. Manyeto-optik etki, kristal malzemelerin manyetizması, özellikle de malzemelerin mıknatıslanma gücü ile yakından ilgilidir. Bu nedenle, itriyum demir garnet ve nadir toprak demir garnet kristalleri gibi bazı mükemmel manyetik malzemeler genellikle mükemmel manyeto-optik özelliklere sahip manyeto-optik malzemelerdir. Genel olarak konuşursak, daha iyi manyeto-optik özelliklere sahip kristaller ferromanyetik ve ferrimanyetik kristallerdir; örneğin EuO ve EuS ferromıknatıslardır, itriyum demir garnet ve bizmut katkılı nadir toprak demir garnet ferrimıknatıslardır. Şu anda esas olarak bu iki tip kristal, özellikle de demirli manyetik kristaller kullanılmaktadır.
Nadir toprak demir garnet manyeto-optik malzeme
1. Nadir toprak demir garnet manyeto-optik malzemelerin yapısal özellikleri
Garnet tipi ferrit malzemeler, modern zamanlarda hızla gelişen yeni bir manyetik malzeme türüdür. Bunlardan en önemlisi, genellikle RE3Fe2Fe3O12 (RE3Fe5O12 olarak kısaltılabilir) olarak adlandırılan nadir toprak demir garnetidir (manyetik garnet olarak da bilinir), burada RE bir itriyum iyonudur (bazıları ayrıca Ca, Bi plazma), Fe ile de katkılıdır. Fe2'deki iyonlar In, Se, Cr plazma ile değiştirilebilir ve Fe'deki Fe iyonları A, Ga plazma ile değiştirilebilir. Şimdiye kadar toplam 11 tür tek nadir toprak demir garnet üretilmiştir; en tipik olanı YIG olarak kısaltılan Y3Fe5O12'dir.
2. İtriyum demir garnet manyeto-optik malzeme
İtriyum demir garnet (YIG), ilk olarak 1956 yılında Bell Corporation tarafından güçlü manyeto-optik etkilere sahip tek bir kristal olarak keşfedildi. Mıknatıslanmış itriyum demir garnet (YIG), ultra yüksek frekans alanındaki diğer ferritlerden birkaç kat daha düşük bir manyetik kayba sahiptir, bu da onu bir bilgi depolama malzemesi olarak yaygın şekilde kullanılmasını sağlar.
3. Yüksek Katkılı Bi Serisi Nadir Toprak Demir Garnet Manyeto Optik Malzemeler
Optik iletişim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte bilgi aktarım kalitesi ve kapasitesine yönelik gereksinimler de artmıştır. Malzeme araştırması açısından bakıldığında, izolatörlerin çekirdeği olarak manyeto-optik malzemelerin performansının arttırılması, böylece cihaz izolasyonunun stabilitesini arttırmak için Faraday rotasyonlarının küçük bir sıcaklık katsayısına ve büyük dalga boyu stabilitesine sahip olması gerekir. Sıcaklık ve dalga boyu değişiklikleri. Yüksek katkılı Bi iyon serisi nadir toprak demir garnet tek kristalleri ve ince filmler araştırmanın odağı haline geldi.
Bi3Fe5O12 (BiG) tek kristalli ince film, entegre küçük manyeto optik izolatörlerin geliştirilmesi için umut getiriyor. 1988'de T Kouda ve ark. reaktif plazma püskürtme biriktirme yöntemi RIBS (reaksiyon lon fasulye püskürtme) kullanılarak ilk kez Bi3FesO12 (BiIG) tek kristal ince filmleri elde edildi. Daha sonra Amerika Birleşik Devletleri, Japonya, Fransa ve diğerleri çeşitli yöntemler kullanarak Bi3Fe5O12 ve yüksek Bi katkılı nadir toprak demir garnet manyeto-optik filmlerini başarıyla elde etti.
4. Ce katkılı nadir toprak demir garnet manyeto-optik malzemeler
YIG ve GdBiIG gibi yaygın olarak kullanılan malzemelerle karşılaştırıldığında, Ce katkılı nadir toprak demir garnet (Ce: YIG), büyük Faraday dönme açısı, düşük sıcaklık katsayısı, düşük emme ve düşük maliyet özelliklerine sahiptir. Şu anda en umut verici yeni Faraday rotasyonlu manyeto-optik malzeme türüdür.
Nadir Toprak Manyeto Optik Malzemelerin Uygulanması
Manyeto optik kristal malzemeler önemli bir saf Faraday etkisine, dalga boylarında düşük emme katsayısına ve yüksek mıknatıslanma ve geçirgenliğe sahiptir. Esas olarak optik izolatörler, optik karşılıklı olmayan bileşenler, manyeto optik bellek ve manyeto optik modülatörler, fiber optik iletişim ve entegre optik cihazlar, bilgisayar depolama, mantıksal çalışma ve iletim fonksiyonları, manyeto optik ekranlar, manyeto optik kayıt, yeni mikrodalga cihazlarının üretiminde kullanılır. , lazer jiroskopları vb. Manyeto-optik kristal malzemelerin sürekli keşfiyle birlikte uygulanabilecek ve üretilebilecek cihazların çeşitliliği de artacaktır.
(1) Optik izolatör
Fiber optik iletişim gibi optik sistemlerde, optik yoldaki çeşitli bileşenlerin yansıma yüzeyleri nedeniyle lazer kaynağına dönen ışık bulunmaktadır. Bu ışık, lazer kaynağının çıkış ışık yoğunluğunu kararsız hale getirerek optik gürültüye neden olur ve fiber optik iletişimde sinyallerin iletim kapasitesini ve iletişim mesafesini büyük ölçüde sınırlayarak optik sistemi çalışırken dengesiz hale getirir. Optik izolatör, yalnızca tek yönlü ışığın geçmesine izin veren pasif bir optik cihazdır ve çalışma prensibi Faraday rotasyonunun karşılıklı olmamasına dayanmaktadır. Fiber optik yankılardan yansıyan ışık, optik izolatörlerle iyi bir şekilde izole edilebilir.
(2) Manyeto optik akım test cihazı
Modern endüstrinin hızlı gelişimi, güç şebekelerinin iletimi ve tespiti için daha yüksek gereksinimleri ortaya çıkarmıştır ve geleneksel yüksek voltaj ve yüksek akım ölçüm yöntemleri ciddi zorluklarla karşı karşıya kalacaktır. Fiber optik teknolojisi ve malzeme biliminin gelişmesiyle birlikte manyeto-optik akım test cihazları, mükemmel yalıtım ve parazit önleme yetenekleri, yüksek ölçüm doğruluğu, kolay minyatürleştirilmesi ve potansiyel patlama tehlikesinin bulunmaması nedeniyle yaygın ilgi görmüştür.
(3) Mikrodalga cihazı
YIG, dar ferromanyetik rezonans çizgisi, yoğun yapı, iyi sıcaklık stabilitesi ve yüksek frekanslarda çok küçük karakteristik elektromanyetik kayıp özelliklerine sahiptir. Bu özellikler onu yüksek frekanslı sentezleyiciler, bant geçiren filtreler, osilatörler, AD ayarlama sürücüleri vb. gibi çeşitli mikrodalga cihazlarının yapımına uygun hale getirir. X-ışını bandının altındaki mikrodalga frekans bandında yaygın olarak kullanılır. Ek olarak manyeto-optik kristaller, halka şeklindeki cihazlar ve manyeto-optik ekranlar gibi manyeto-optik cihazlara da dönüştürülebilir.
(4) Manyeto optik hafıza
Bilgi işleme teknolojisinde, bilgilerin kaydedilmesi ve saklanması için manyeto-optik ortamlar kullanılır. Magneto optik depolama, büyük kapasite ve optik depolamanın serbestçe değiştirilebilme özelliklerinin yanı sıra manyetik depolamanın silinebilir yeniden yazılması ve manyetik sabit sürücülere benzer ortalama erişim hızı avantajlarıyla optik depolamada liderdir. Maliyet performans oranı, manyeto optik disklerin yol gösterip gösteremeyeceğinin anahtarı olacaktır.
(5) TG tek kristal
TGG, Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) tarafından 2008 yılında geliştirilen bir kristaldir. Başlıca avantajları: TGG tek kristali, büyük bir manyeto-optik sabite, yüksek termal iletkenliğe, düşük optik kayba ve yüksek lazer hasar eşiğine sahiptir ve YAG ve T katkılı safir gibi çok seviyeli amplifikasyon, halka ve tohum enjeksiyon lazerlerinde yaygın olarak kullanılır
Gönderim zamanı: Ağu-16-2023