Lassen Sie uns gemeinsam das Anwendungsprinzip magneto-optischer Kristallmaterialien erlernen!

Mit der Entwicklung der optischen Kommunikation und der Hochleistungslasertechnologie wurden die Forschung und Anwendung magnetooptischer Isolatoren immer umfangreicher, was insbesondere die Entwicklung magnetooptischer Materialien direkt vorangetrieben hatMagneto-optischer Kristall. Unter ihnen weisen magnetooptische Kristalle wie Seltenerd-Orthoferrit, Seltenerd-Molybdat, Seltenerdwolframat, Yttrium-Eisen-Granat (YIG) und Terbium-Aluminium-Granat (TAG) höhere Verdet-Konstanten auf, was einzigartige magnetooptische Leistungsvorteile und breite Anwendungsaussichten zeigt.

Magnetooptische Effekte können in drei Typen unterteilt werden: Faraday-Effekt, Zeeman-Effekt und Kerr-Effekt.

Der Faraday-Effekt oder die Faraday-Rotation, manchmal auch magnetooptischer Faraday-Effekt (MOFE) genannt, ist ein physikalisches magnetooptisches Phänomen. Die durch den Faraday-Effekt verursachte Polarisationsdrehung ist proportional zur Projektion des Magnetfelds entlang der Lichtausbreitungsrichtung. Formal ist dies ein Sonderfall des Gyroelektromagnetismus, der entsteht, wenn der Tensor der Dielektrizitätskonstante diagonal ist. Wenn ein Strahl planar polarisierten Lichts durch ein magnetooptisches Medium geht, das sich in einem Magnetfeld befindet, dreht sich die Polarisationsebene des planar polarisierten Lichts mit dem Magnetfeld parallel zur Richtung des Lichts, und der Ablenkungswinkel wird Faraday-Rotationswinkel genannt.

Der Zeeman-Effekt (/ˈzeɪmən/, niederländische Aussprache [ˈzeːmɑn]), benannt nach dem niederländischen Physiker Pieter Zeeman, ist der Effekt der Aufspaltung des Spektrums in mehrere Komponenten in Gegenwart eines statischen Magnetfelds. Es ähnelt dem Stark-Effekt, d. h. das Spektrum spaltet sich unter Einwirkung eines elektrischen Feldes in mehrere Komponenten auf. Ähnlich wie beim Stark-Effekt weisen die Übergänge zwischen verschiedenen Komponenten in der Regel unterschiedliche Intensitäten auf, und einige von ihnen sind je nach Auswahlregeln vollständig verboten (gemäß der Dipolnäherung).

Der Zeeman-Effekt ist die Änderung der Frequenz und Polarisationsrichtung des vom Atom erzeugten Spektrums aufgrund der Änderung der Orbitalebene und der Bewegungsfrequenz um den Kern des Elektrons im Atom durch das äußere Magnetfeld.

Der Kerr-Effekt, auch sekundärer elektrooptischer Effekt (QEO) genannt, bezeichnet das Phänomen, dass sich der Brechungsindex eines Materials mit der Änderung des externen elektrischen Feldes ändert. Der Kerr-Effekt unterscheidet sich vom Pockels-Effekt, da die induzierte Änderung des Brechungsindex proportional zum Quadrat des elektrischen Feldes und nicht zu einer linearen Änderung ist. Alle Materialien zeigen den Kerr-Effekt, aber einige Flüssigkeiten zeigen ihn stärker als andere.

Seltenerdferrit ReFeO3 (Re ist ein Seltenerdelement), auch Orthoferrit genannt, wurde von Forestier et al. entdeckt. im Jahr 1950 und ist einer der frühesten entdeckten magnetooptischen Kristalle.

Diese Art vonMagneto-optischer KristallAufgrund seiner sehr starken Schmelzekonvektion, starken instationären Schwingungen und hohen Oberflächenspannung ist es schwierig, gerichtet zu wachsen. Es eignet sich nicht für das Wachstum mit der Czochralski-Methode und die mit der hydrothermischen Methode und der Co-Solvens-Methode erhaltenen Kristalle weisen eine schlechte Reinheit auf. Die derzeit relativ effektive Wachstumsmethode ist die optische Floating-Zone-Methode, daher ist es schwierig, große, hochwertige Seltenerd-Orthoferrit-Einkristalle zu züchten. Da Seltenerd-Orthoferritkristalle eine hohe Curie-Temperatur (bis zu 643 K), eine rechteckige Hystereseschleife und eine geringe Koerzitivfeldstärke (ca. 0,2 emu/g bei Raumtemperatur) aufweisen, können sie möglicherweise in kleinen magnetooptischen Isolatoren verwendet werden, wenn die Durchlässigkeit hoch ist (über 75 %).

Unter den Seltenerd-Molybdatsystemen sind die am meisten untersuchten das zweifache Molybdat vom Scheelit-Typ (ARe(MoO4)2, A ist ein Nicht-Seltenerdmetallion), das dreifache Molybdat (Ｒe2(MoO4)3), das vierfache Molybdat (A2Re2(MoO4)4) und das siebenfache Molybdat (A2Ｒe4(MoO4)7).

Die meisten davonMagneto-optische Kristallesind geschmolzene Verbindungen gleicher Zusammensetzung und können nach der Czochralski-Methode gezüchtet werden. Aufgrund der Verflüchtigung von MoO3 während des Wachstumsprozesses ist es jedoch notwendig, das Temperaturfeld und den Materialvorbereitungsprozess zu optimieren, um seinen Einfluss zu reduzieren. Das Wachstumsdefektproblem von Seltenerdmolybdat bei großen Temperaturgradienten wurde nicht effektiv gelöst, und es kann kein großes Kristallwachstum erreicht werden, sodass es nicht in großen magnetooptischen Isolatoren verwendet werden kann. Da seine Verdet-Konstante und seine Durchlässigkeit im sichtbaren Infrarotbereich relativ hoch sind (mehr als 75 %), eignet es sich für miniaturisierte magnetooptische Geräte.