Låt oss lära oss tillämpningsprincipen för magnetoptiska kristallmaterial tillsammans!

Med utvecklingen av optisk kommunikation och högeffektlaserteknik har forskningen och tillämpningen av magneto-optiska isolatorer blivit mer och mer omfattande, vilket direkt har främjat utvecklingen av magneto-optiska material, särskiltMagneto optisk kristall. Bland dem har magneto-optiska kristaller såsom ortoferrit, sällsynt jordartsmetall, sällsynt jordartsmetall, volframat, yttriumjärngranat (YIG), terbiumaluminiumgranat (TAG) högre Verdet-konstanter, vilket visar unika magnetoptiska prestandafördelar och breda tillämpningsmöjligheter.

Magneto-optiska effekter kan delas in i tre typer: Faraday-effekt, Zeeman-effekt och Kerr-effekt.

Faraday-effekt eller Faraday-rotation, ibland kallad magneto-optisk Faraday-effekt (MOFE), är ett fysiskt magneto-optiskt fenomen. Polarisationsrotationen som orsakas av Faraday-effekten är proportionell mot projektionen av magnetfältet längs ljusets utbredningsriktning. Formellt är detta ett specialfall av gyroelektromagnetism som erhålls när den dielektriska konstanttensorn är diagonal. När en stråle av planpolariserat ljus passerar genom ett magnetoptiskt medium placerat i ett magnetfält, roterar polarisationsplanet för det planpolariserade ljuset med magnetfältet parallellt med ljusets riktning, och avböjningsvinkeln kallas Faradays rotationsvinkel.

Zeeman-effekten (/ˈzeɪmən/, holländskt uttal [ˈzeːmɑn]), uppkallad efter den holländska fysikern Pieter Zeeman, är effekten av att spektrumet delas upp i flera komponenter i närvaro av ett statiskt magnetfält. Det liknar Stark-effekten, det vill säga att spektrumet delas upp i flera komponenter under inverkan av ett elektriskt fält. Liknande Stark-effekten har övergångarna mellan olika komponenter vanligtvis olika intensiteter, och vissa av dem är helt förbjudna (under dipolapproximationen), beroende på urvalsreglerna.

Zeeman-effekten är förändringen i frekvensen och polarisationsriktningen för det spektrum som genereras av atomen på grund av förändringen av orbitalplanet och rörelsefrekvensen runt kärnan av elektronen i atomen av det externa magnetfältet.

Kerr-effekten, även känd som den sekundära elektrooptiska effekten (QEO), hänvisar till fenomenet att ett materials brytningsindex förändras med förändringen av det yttre elektriska fältet. Kerr-effekten skiljer sig från Pockels-effekten eftersom den inducerade brytningsindexförändringen är proportionell mot kvadraten på det elektriska fältet, snarare än en linjär förändring. Alla material uppvisar Kerr-effekten, men vissa vätskor uppvisar den starkare än andra.

Sällsynt jordartsmetallferrit ReFeO3 (Re är ett sällsynt jordartsmetall), även känt som orthoferrit, upptäcktes av Forestier et al. år 1950 och är en av de tidigast upptäckta magnetoptiska kristallerna.

Denna typ avMagneto optisk kristallär svår att odla på ett riktat sätt på grund av dess mycket starka smältkonvektion, kraftiga oscillationer i icke-steady-state och höga ytspänning. Det är inte lämpligt för odling med Czochralski-metoden, och kristallerna som erhålls med den hydrotermiska metoden och co-solvent-metoden har dålig renhet. Den nuvarande relativt effektiva tillväxtmetoden är den optiska flytzonsmetoden, så det är svårt att odla stora, högkvalitativa sällsynta jordartsmetaller av orthoferrit-enkristaller. Eftersom ortoferritkristaller av sällsynta jordartsmetaller har en hög Curie-temperatur (upp till 643K), en rektangulär hysteresloop och en liten koercitivkraft (cirka 0,2emu/g vid rumstemperatur), har de potential att användas i små magnetoptiska isolatorer när transmittansen är hög (över 75%).

Bland de sällsynta jordartsmetallmolybdatsystemen är de mest studerade scheelit-typ tvåfaldigt molybdat (ARe(MoO4)2, A är en icke-sällsynt jordartsmetalljon), trefaldig molybdat (Ｒe2(MoO4)3), fyrfaldig molybdat (A2Re2(MoO4)Ｒbdate(A)4) och sjufaldig (A2) molybdat.

De flesta av dessaMagneto optiska kristallerär smälta föreningar med samma sammansättning och kan odlas med Czochralski-metoden. Men på grund av förångningen av MoO3 under tillväxtprocessen är det nödvändigt att optimera temperaturfältet och materialberedningsprocessen för att minska dess inflytande. Tillväxtdefektproblemet med sällsynt jordartsmetallmolybdat under stora temperaturgradienter har inte lösts effektivt, och kristalltillväxt i stor storlek kan inte uppnås, så det kan inte användas i magnetoptiska isolatorer av stor storlek. Eftersom dess Verdet-konstant och transmittans är relativt hög (mer än 75%) i det synliga infraröda bandet, är den lämplig för miniatyriserade magnetoptiska enheter.