Ας μάθουμε μαζί την αρχή της εφαρμογής του Magneto Optic Crystal!

Με την ανάπτυξη της οπτικής επικοινωνίας και της τεχνολογίας λέιζερ υψηλής ισχύος, η έρευνα και η εφαρμογή μαγνητο-οπτικών απομονωτών έχουν γίνει όλο και πιο εκτεταμένες, γεγονός που προωθούσε άμεσα την ανάπτυξη μαγνητο-οπτικών υλικών, ειδικάΜαγνητοπάθεια. Μεταξύ αυτών, μαγνητο-οπτικούς κρυστάλλους, όπως ορθοπερίτη σπάνιων γαιών, μολυβδαινικό σπάνιο γη, βολφράμιο σπάνιων γαιών, γρανάτη σιδήρου Yttrium (Yig), γρανάτη αλουμινίου Terbium (ετικέτα) έχουν υψηλότερες σταθερές Verdet, που παρουσιάζουν μοναδικά πλεονεκτήματα μαγνητο-οπτικής απόδοσης και ευρείες προοπτικές εφαρμογής.

Τα μαγνητο-οπτικά αποτελέσματα μπορούν να χωριστούν σε τρεις τύπους: Faraday Effect, Zeeman Effect και Kerr Effect.

Το φαινόμενο Faraday ή η περιστροφή του Faraday, που μερικές φορές ονομάζεται μαγνητο-οπτικό φαινόμενο Faraday (MOFE), είναι ένα φυσικό μαγνητο-οπτικό φαινόμενο. Η περιστροφή της πόλωσης που προκαλείται από το φαινόμενο Faraday είναι ανάλογη προς την προβολή του μαγνητικού πεδίου κατά μήκος της κατεύθυνσης της διάδοσης του φωτός. Τυπικά, αυτή είναι μια ειδική περίπτωση του γυρροηλεκτρομαγνητισμού που λαμβάνεται όταν η διηλεκτρική σταθερά tensor είναι διαγώνια. Όταν μια δέσμη επιπέδου πολωμένου φωτός περνάει μέσα από ένα μαγνητο-οπτικό μέσο τοποθετημένο σε ένα μαγνητικό πεδίο, το επίπεδο πόλωσης του επιπέδου πολωμένου φωτός περιστρέφεται με το μαγνητικό πεδίο παράλληλο προς την κατεύθυνση του φωτός και η γωνία παραμόρφωσης ονομάζεται γωνία περιστροφής του Faraday.

Το φαινόμενο Zeeman (/ˈzeɪmən/, ολλανδική προφορά [ˈzeːmɑn]), που ονομάστηκε από τον ολλανδικό φυσικό Pieter Zeeman, είναι η επίδραση του φάσματος που χωρίζει σε διάφορα συστατικά παρουσία ενός στατικού μαγνητικού πεδίου. Είναι παρόμοιο με το φαινόμενο Stark, δηλαδή το φάσμα χωρίζεται σε διάφορα εξαρτήματα κάτω από τη δράση ενός ηλεκτρικού πεδίου. Επίσης, παρόμοια με την επίδραση του Stark, οι μεταβάσεις μεταξύ διαφορετικών συστατικών συνήθως έχουν διαφορετικές εντάσεις και μερικές από αυτές απαγορεύονται πλήρως (υπό την προσέγγιση του διπόλου), ανάλογα με τους κανόνες επιλογής.

Το φαινόμενο Zeeman είναι η αλλαγή στη συχνότητα και την κατεύθυνση πόλωσης του φάσματος που παράγεται από το άτομο λόγω της μεταβολής του τροχιακού επιπέδου και της συχνότητας κίνησης γύρω από τον πυρήνα του ηλεκτρονίου στο άτομο από το εξωτερικό μαγνητικό πεδίο.

Το φαινόμενο KERR, γνωστό και ως δευτερεύον ηλεκτρο-οπτικό αποτέλεσμα (QEO), αναφέρεται στο φαινόμενο ότι ο δείκτης διάθλασης ενός υλικού αλλάζει με την αλλαγή του εξωτερικού ηλεκτρικού πεδίου. Το φαινόμενο Kerr είναι διαφορετικό από το αποτέλεσμα των pockels επειδή η επαγόμενη αλλαγή δείκτη διάθλασης είναι ανάλογη προς το τετράγωνο του ηλεκτρικού πεδίου και όχι μια γραμμική αλλαγή. Όλα τα υλικά παρουσιάζουν το φαινόμενο Kerr, αλλά μερικά υγρά το εμφανίζουν πιο έντονα από άλλα.

Το Ferrite Refeo3 (RE είναι ένα στοιχείο σπάνιων γαιών), γνωστό και ως ορθοφερίτης, ανακαλύφθηκε από τους Forestier et al. Το 1950 και είναι ένας από τους πρώτους οπτικούς κρυστάλλους Magneto.

Αυτός ο τύποςΜαγνητοπάθειαείναι δύσκολο να αναπτυχθεί με κατευθυντικό τρόπο λόγω της πολύ ισχυρής μεταφοράς τήγματος, των σοβαρών ταλαντώσεων μη-κρατικών και υψηλής επιφανειακής τάσης. Δεν είναι κατάλληλο για ανάπτυξη χρησιμοποιώντας τη μέθοδο Czochralski και οι κρύσταλλοι που λαμβάνονται χρησιμοποιώντας την υδροθερμική μέθοδο και τη μέθοδο συν-διαλύτη έχουν κακή καθαρότητα. Η τρέχουσα σχετικά αποτελεσματική μέθοδος ανάπτυξης είναι η μέθοδος οπτικής πλωτής ζώνης, οπότε είναι δύσκολο να αναπτυχθούν μεγάλοι, υψηλής ποιότητας ορθοπολιτικής μεμονωμένης απλής γης. Επειδή οι κρυστάλλοι ορθοφερίτης σπάνιων γαιών έχουν υψηλή θερμοκρασία Curie (μέχρι 643Κ), έναν ορθογώνιο βρόχο υστέρησης και μια μικρή καταναγκαστική δύναμη (περίπου 0,2EMU/g σε θερμοκρασία δωματίου), έχουν τη δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν σε μικρά μαγνητο-οπτικά απομόνωση όταν η μετάδοση είναι υψηλή (πάνω από 75%).

Μεταξύ των συστημάτων Molybdate των σπάνιων γαιών, τα πιο μελετημένα είναι δύο φορές μολυβδάετ τύπου Scheelite (είναι (MOO4) 2, A είναι ένα μη-σπάργημα μεταλλικό ιόν), τριπλάσιο μολυβδάετ (MOO4).

Τα περισσότερα από αυτάΜαγνητοσκόπιαείναι λιωμένες ενώσεις της ίδιας σύνθεσης και μπορούν να καλλιεργηθούν με τη μέθοδο Czochralski. Ωστόσο, λόγω της πτητικοποίησης του MOO3 κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανάπτυξης, είναι απαραίτητο να βελτιστοποιηθεί η διαδικασία παρασκευής θερμοκρασίας και παρασκευής υλικού για τη μείωση της επιρροής του. Το πρόβλημα του ελαττώματος ανάπτυξης του μολυβδαρίου σπάνιων γαιών κάτω από μεγάλες διαβαθμίσεις θερμοκρασίας δεν έχει λυθεί αποτελεσματικά και δεν μπορεί να επιτευχθεί μεγάλου μεγέθους κρυστάλλινης ανάπτυξης, επομένως δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε μαγνητο-οπτικούς απομονωτές μεγάλου μεγέθους. Επειδή η σταθερά και η μετάδοση του VERDET είναι σχετικά υψηλές (πάνω από 75%) στην ορατή υπέρυθρη ζώνη, είναι κατάλληλο για μικροσκοπικές μαγνητο-οπτικές συσκευές.