Išmokime magnetinių optinių kristalų medžiagų taikymo principą kartu!

Tobulėjant optiniam ryšiui ir didelės galios lazerinėms technologijoms, magnetooptinių izoliatorių tyrimai ir taikymas tapo vis platesnis, o tai tiesiogiai paskatino magnetooptinių medžiagų, ypačMagnetinis optinis kristalasFaradėjaus efektas arba Faradėjaus sukimasis, kartais vadinamas magneto-optiniu Faradėjaus efektu (MOFE), yra fizinis magneto-optinis reiškinys. Faradėjaus efekto sukeltas poliarizacijos sukimasis yra proporcingas magnetinio lauko projekcijai šviesos sklidimo kryptimi. Formaliai tai yra ypatingas giroelektromagnetizmo atvejis, gaunamas, kai dielektrinės konstantos tenzorius yra įstrižai. Kai plokštumos poliarizuotos šviesos pluoštas praeina per magneto-optinę terpę, esančią magnetiniame lauke, plokštumos poliarizuotos šviesos poliarizacijos plokštuma sukasi kartu su magnetiniu lauku lygiagrečiai šviesos krypčiai, o nukreipimo kampas vadinamas Faradėjaus sukimosi kampu.

Magneto-optiniai efektai gali būti suskirstyti į tris tipus: Faradėjaus efektas, Zeeman efektas ir Kerr efektas.

Faradėjaus efektas arba Faradėjaus sukimasis, kartais vadinamas magneto-optiniu Faradėjaus efektu (MOFE), yra fizinis magneto-optinis reiškinys. Faradėjaus efekto sukeltas poliarizacijos sukimasis yra proporcingas magnetinio lauko projekcijai šviesos sklidimo kryptimi. Formaliai tai yra ypatingas giroelektromagnetizmo atvejis, gaunamas, kai dielektrinės konstantos tenzorius yra įstrižai. Kai plokštumos poliarizuotos šviesos pluoštas praeina per magneto-optinę terpę, esančią magnetiniame lauke, plokštumos poliarizuotos šviesos poliarizacijos plokštuma sukasi kartu su magnetiniu lauku lygiagrečiai šviesos krypčiai, o nukreipimo kampas vadinamas Faradėjaus sukimosi kampu.

Zeemano efektas (/ˈzeɪmən/, olandų tarimas [ˈzeːmɑn]), pavadintas olandų fiziko Pieterio Zeemano vardu, yra spektro padalijimo į keletą komponentų, esant statiniam magnetiniam laukui, poveikis. Tai panašu į Starko efektą, tai yra, veikiant elektriniam laukui, spektras suskaidomas į keletą komponentų. Taip pat panašiai kaip Starko efektas, perėjimai tarp skirtingų komponentų dažniausiai turi skirtingą intensyvumą, o kai kurie iš jų yra visiškai draudžiami (pagal dipolio aproksimaciją), priklausomai nuo atrankos taisyklių.

Zeemano efektas – tai atomo generuojamo spektro dažnio ir poliarizacijos krypties pokytis dėl orbitos plokštumos ir judėjimo aplink atomo elektrono branduolį dažnio, veikiant išoriniam magnetiniam laukui.

Kero efektas, dar žinomas kaip antrinis elektrooptinis efektas (QEO), reiškia reiškinį, kai keičiantis išoriniam elektriniam laukui keičiasi medžiagos lūžio rodiklis. Kero efektas skiriasi nuo Pockelso efekto, nes sukeltas lūžio rodiklio pokytis yra proporcingas elektrinio lauko kvadratui, o ne tiesiniam pokyčiui. Visos medžiagos pasižymi Kero efektu, tačiau kai kurie skysčiai jį demonstruoja stipriau nei kiti.

Retųjų žemių feritą ReFeO3 (Re yra retųjų žemių elementas), dar vadinamą ortoferitu, atrado Forestier ir kt. 1950 m. ir yra vienas iš anksčiausiai atrastų magnetinių optinių kristalų.

Šio tipoMagnetinis optinis kristalassunku augti kryptingai dėl labai stiprios lydalo konvekcijos, stiprių nepastovios būsenos svyravimų ir didelio paviršiaus įtempimo. Jis netinka auginti Czochralski metodu, o kristalai, gauti naudojant hidroterminį ir kotirpiklio metodą, yra prasto grynumo. Šiuo metu gana efektyvus auginimo metodas yra optinės plūduriuojančios zonos metodas, todėl sunku išauginti didelio dydžio, aukštos kokybės retųjų žemių ortoferito monokristalius. Kadangi retųjų žemių ortoferito kristalai turi aukštą Curie temperatūrą (iki 643 K), stačiakampę histerezės kilpą ir mažą priverstinę jėgą (apie 0,2 emu/g kambario temperatūroje), jie gali būti naudojami mažuose magneto-optiniuose izoliatoriuose, kai pralaidumas yra didelis (virš 75 %).

Iš retųjų žemių molibdato sistemų labiausiai ištirtos yra scheelito tipo dvigubas molibdatas (ARe(MoO4)2, A yra neretųjų žemių metalų jonas), trigubas molibdatas (Ｒe2(MoO4)3), keturių kartų molibdatas (A2Re2(MoO4)4) ir septynių kartų molibdatas (A2！O4)47.

Dauguma šiųMagnetiniai optiniai kristalaiyra išlydyti tos pačios sudėties junginiai ir gali būti auginami Czochralski metodu. Tačiau dėl MoO3 išgaravimo augimo procese būtina optimizuoti temperatūros lauką ir medžiagos paruošimo procesą, siekiant sumažinti jo įtaką. Retųjų žemių molibdato augimo defekto problema esant dideliems temperatūros gradientams nebuvo veiksmingai išspręsta, todėl negalima pasiekti didelio kristalų augimo, todėl jo negalima naudoti didelio dydžio magnetooptiniuose izoliatoriuose. Kadangi jo Verdet konstanta ir pralaidumas yra santykinai dideli (daugiau nei 75%) matomoje infraraudonųjų spindulių juostoje, jis tinka miniatiūriniams magneto-optiniams įrenginiams.