Vật liệu quang từ đất hiếm
Vật liệu quang học từ tính đề cập đến các vật liệu chức năng thông tin quang học có hiệu ứng quang học từ tính trong dải tử ngoại đến hồng ngoại. Vật liệu quang từ đất hiếm là một loại vật liệu chức năng thông tin quang học mới có thể được chế tạo thành các thiết bị quang học với nhiều chức năng khác nhau bằng cách sử dụng các đặc tính quang từ của chúng cũng như sự tương tác và chuyển đổi ánh sáng, điện và từ tính. Chẳng hạn như bộ điều biến, bộ cách ly, bộ tuần hoàn, bộ chuyển mạch quang từ, bộ làm lệch pha, bộ dịch pha, bộ xử lý thông tin quang, màn hình hiển thị, bộ nhớ, gương thiên vị con quay hồi chuyển bằng laser, từ kế, cảm biến quang từ, máy in, máy ghi video, máy nhận dạng mẫu, đĩa quang , ống dẫn sóng quang học, v.v.
Nguồn quang học từ trường đất hiếm
cácnguyên tố đất hiếmtạo ra mômen từ không bị điều chỉnh do lớp electron 4f không được lấp đầy, đây là nguồn gốc của từ tính mạnh; Đồng thời, nó còn có thể dẫn đến sự chuyển dịch điện tử, là nguyên nhân gây ra sự kích thích ánh sáng, dẫn đến hiệu ứng quang từ mạnh.
Kim loại đất hiếm nguyên chất không thể hiện hiệu ứng quang từ mạnh. Chỉ khi các nguyên tố đất hiếm được pha tạp vào các vật liệu quang học như thủy tinh, tinh thể phức hợp, màng hợp kim thì hiệu ứng quang từ mạnh của các nguyên tố đất hiếm mới xuất hiện. Các vật liệu quang từ thường được sử dụng là các nguyên tố nhóm chuyển tiếp như tinh thể garnet (REBi) 3 (FeA) 5O12 (các nguyên tố kim loại như A1, Ga, Sc, Ge, In), màng vô định hình RETM (Fe, Co, Ni, Mn). ) và kính đất hiếm.
Tinh thể quang học từ tính
Tinh thể quang từ là vật liệu tinh thể có hiệu ứng quang từ. Hiệu ứng quang từ có liên quan chặt chẽ đến từ tính của vật liệu tinh thể, đặc biệt là cường độ từ hóa của vật liệu. Do đó, một số vật liệu từ tính xuất sắc thường là vật liệu quang từ có đặc tính quang từ tuyệt vời, chẳng hạn như ngọc hồng lựu yttrium sắt và tinh thể ngọc hồng lựu sắt đất hiếm. Nói chung, các tinh thể có đặc tính quang từ tốt hơn là các tinh thể sắt từ và sắt từ, chẳng hạn như EuO và EuS là sắt từ, ngọc hồng lựu yttrium sắt và ngọc hồng lựu sắt đất hiếm pha tạp bismuth là sắt từ. Hiện nay, hai loại tinh thể này được sử dụng chủ yếu, đặc biệt là tinh thể từ tính kim loại màu.
Vật liệu quang từ garnet sắt đất hiếm
1. Đặc điểm cấu trúc của vật liệu quang từ garnet sắt đất hiếm
Vật liệu ferrite loại Garnet là một loại vật liệu từ tính mới đã phát triển nhanh chóng trong thời hiện đại. Quan trọng nhất trong số đó là ngọc hồng lựu đất hiếm (còn gọi là ngọc hồng lựu từ tính), thường được gọi là RE3Fe2Fe3O12 (có thể viết tắt là RE3Fe5O12), trong đó RE là ion yttrium (một số còn được pha tạp Ca, Bi plasma), Fe các ion trong Fe2 có thể được thay thế bằng plasma In, Se, Cr và các ion Fe trong Fe có thể được thay thế bằng plasma A, Ga. Cho đến nay, có tổng cộng 11 loại garnet sắt đất hiếm được sản xuất, trong đó tiêu biểu nhất là Y3Fe5O12, viết tắt là YIG.
2. Vật liệu quang từ ngọc hồng lựu yttrium sắt
Ngọc hồng lựu Yttrium sắt (YIG) lần đầu tiên được Bell Corporation phát hiện vào năm 1956 dưới dạng một tinh thể đơn lẻ có hiệu ứng quang từ mạnh. Garnet sắt yttri từ hóa (YIG) có độ suy giảm từ tính thấp hơn nhiều bậc so với bất kỳ ferit nào khác trong trường tần số cực cao, khiến nó được sử dụng rộng rãi làm vật liệu lưu trữ thông tin.
3. Vật liệu quang học Magneto từ sắt Garnet có pha tạp cao dòng Bi pha tạp cao
Với sự phát triển của công nghệ truyền thông quang học, yêu cầu về chất lượng và dung lượng truyền tải thông tin cũng tăng lên. Từ góc độ nghiên cứu vật liệu, cần cải thiện hiệu suất của vật liệu quang từ làm lõi của bộ cách ly, để vòng quay Faraday của chúng có hệ số nhiệt độ nhỏ và độ ổn định bước sóng lớn, nhằm cải thiện độ ổn định của cách ly thiết bị chống lại nhiệt độ và bước sóng thay đổi. Các tinh thể đơn và màng mỏng garnet sắt đất hiếm có độ pha tạp cao Bi ion pha tạp cao đã trở thành tâm điểm của nghiên cứu.
Màng mỏng đơn tinh thể Bi3Fe5O12 (BiG) mang lại hy vọng cho sự phát triển của các bộ cách ly quang từ nhỏ tích hợp. Năm 1988, T Kouda và cộng sự. Lần đầu tiên thu được màng mỏng đơn tinh thể Bi3FesO12 (BiIG) bằng phương pháp lắng đọng phún xạ plasma phản ứng RIBS (reaction lon đậu phún xạ). Sau đó, Hoa Kỳ, Nhật Bản, Pháp và các nước khác đã thu được thành công màng từ tính garnet sắt hiếm pha tạp Bi3Fe5O12 và đất hiếm bằng nhiều phương pháp khác nhau.
4. Vật liệu quang từ garnet sắt đất hiếm pha tạp Ce
So với các vật liệu thường được sử dụng như YIG và GdBiIG, garnet sắt đất hiếm pha tạp Ce (Ce: YIG) có đặc điểm là góc quay Faraday lớn, hệ số nhiệt độ thấp, độ hấp thụ thấp và chi phí thấp. Nó hiện là loại vật liệu quang từ quay Faraday mới hứa hẹn nhất.
Ứng dụng của vật liệu quang học Magneto đất hiếm
Vật liệu tinh thể quang học Magneto có hiệu ứng Faraday tinh khiết đáng kể, hệ số hấp thụ ở bước sóng thấp, độ từ hóa và độ thấm cao. Chủ yếu được sử dụng trong sản xuất bộ cách ly quang, linh kiện quang không đối ứng, bộ nhớ quang từ và bộ điều biến quang từ, truyền thông cáp quang và thiết bị quang tích hợp, lưu trữ máy tính, chức năng vận hành và truyền logic, màn hình quang từ, ghi quang từ, thiết bị vi sóng mới , con quay hồi chuyển bằng laser, v.v. Với việc không ngừng khám phá ra các vật liệu tinh thể quang từ, phạm vi thiết bị có thể ứng dụng và sản xuất cũng sẽ tăng lên.
(1) Bộ cách ly quang
Trong các hệ thống quang học như truyền thông cáp quang, có ánh sáng quay trở lại nguồn laser do bề mặt phản xạ của các thành phần khác nhau trong đường quang. Ánh sáng này khiến cường độ ánh sáng đầu ra của nguồn laser không ổn định, gây nhiễu quang học, hạn chế rất nhiều đến công suất truyền dẫn và khoảng cách truyền tín hiệu trong truyền thông cáp quang, khiến hệ thống quang học hoạt động không ổn định. Bộ cách ly quang học là một thiết bị quang học thụ động chỉ cho phép ánh sáng một chiều đi qua và nguyên lý hoạt động của nó dựa trên sự không tương hỗ của chuyển động quay Faraday. Ánh sáng phản xạ qua tiếng vang của sợi quang có thể được cách ly tốt bằng các bộ cách ly quang.
(2) Máy đo dòng điện từ quang
Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp hiện đại đã đặt ra những yêu cầu cao hơn đối với việc truyền tải và phát hiện lưới điện, đồng thời các phương pháp đo dòng điện cao áp và điện áp cao truyền thống sẽ phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng. Với sự phát triển của công nghệ sợi quang và khoa học vật liệu, máy kiểm tra dòng điện quang từ đã thu hút được sự chú ý rộng rãi nhờ khả năng cách điện và chống nhiễu tuyệt vời, độ chính xác đo cao, thu nhỏ dễ dàng và không có nguy cơ cháy nổ tiềm ẩn.
(3) Thiết bị vi sóng
YIG có các đặc tính của đường cộng hưởng sắt từ hẹp, cấu trúc dày đặc, ổn định nhiệt độ tốt và tổn thất điện từ đặc trưng rất nhỏ ở tần số cao. Những đặc điểm này làm cho nó phù hợp để chế tạo các thiết bị vi sóng khác nhau như bộ tổng hợp tần số cao, bộ lọc thông dải, bộ tạo dao động, trình điều khiển AD, v.v. Nó đã được sử dụng rộng rãi trong dải tần vi sóng bên dưới dải tia X. Ngoài ra, tinh thể quang từ cũng có thể được chế tạo thành các thiết bị quang từ như thiết bị hình vòng và màn hình quang từ.
(4) Bộ nhớ quang từ tính
Trong công nghệ xử lý thông tin, phương tiện quang từ được sử dụng để ghi và lưu trữ thông tin. Bộ lưu trữ quang Magneto dẫn đầu về bộ lưu trữ quang, với đặc điểm là dung lượng lớn và khả năng hoán đổi tự do của bộ lưu trữ quang, cũng như ưu điểm về khả năng ghi lại có thể xóa của bộ lưu trữ từ tính và tốc độ truy cập trung bình tương tự như ổ cứng từ tính. Tỷ lệ hiệu suất chi phí sẽ là chìa khóa quyết định liệu đĩa quang từ tính có thể dẫn đầu hay không.
(5) Tinh thể đơn TG
TGG là tinh thể được phát triển bởi Fujian Fujing Technology Co., Ltd. (CASTECH) vào năm 2008. Ưu điểm chính của nó: Tinh thể đơn TGG có hằng số quang từ lớn, độ dẫn nhiệt cao, tổn thất quang học thấp và ngưỡng phá hủy tia laser cao, và được sử dụng rộng rãi trong các laser khuếch đại đa cấp, vòng và phun hạt giống như YAG và sapphire pha tạp T
Thời gian đăng: 16-08-2023