Naučimo se načela uporabe magnetnih optičnih kristalnih materialov skupaj!

Z razvojem optične komunikacije in laserske tehnologije z visoko močjo sta raziskovanje in uporaba magneto-optičnih izolatorjev postajala vedno bolj obsežna, kar je neposredno spodbudilo razvoj magneto-optičnih materialov, zlastiMagneto optični kristal. Med njimi imajo magneto-optični kristali, kot so redko zemeljski ortoferrit, redki zemeljski molibdat, redki zemeljski volfstate, ytrium železni granet (yig), terbijev aluminijski granet (TAG), višji konstanti Verdet, ki prikazujejo edinstvene magneto-optične prednosti in široke možnosti uporabe.

Magneto-optične učinke lahko razdelimo na tri vrste: Faraday Effect, Zeeman Effect in Kerr Effect.

Faraday Effect ali Faraday Rotacija, včasih imenovana magneto-optični Faraday Effect (MOFE), je fizični magneto-optični pojav. Polarizacijsko vrtenje, ki ga povzroči faraday učinek, je sorazmerna s projekcijo magnetnega polja vzdolž smeri širjenja svetlobe. Formalno je to poseben primer žiroelektromagnetizma, pridobljenega, ko je dielektrični konstantni tenzor diagonalen. Ko žarek ravninske polarizirane svetlobe prehaja skozi magneto-optični medij, nameščen v magnetnem polju, se polarizacijska ravnina ravnine polarizirane svetlobe vrti z magnetnim poljem, vzporedno s smerjo svetlobe, in kot odklona se imenuje kota vrtenja Faraday.

Učinek Zeemana (/ˈzeɪmən/, nizozemska izgovorjava [ˈzeːm;n]), poimenovana po nizozemskem fiziku Pieter Zeeman, je učinek spektra, ki se razdeli na več komponent v prisotnosti statičnega magnetnega polja. Podobno je kot Stark učinek, to je, da se spekter razdeli na več komponent pod delovanjem električnega polja. Podobno tudi kot Stark učinek imajo prehodi med različnimi komponentami običajno različne intenzivnosti, nekatere pa so popolnoma prepovedane (pod približevanjem dipola), odvisno od pravil izbire.

Učinek Zeemana je sprememba frekvence in polarizacijske smeri spektra, ki jo ustvari atom zaradi spremembe orbitalne ravnine in frekvence gibanja okoli jedra elektrona v atomu z zunanjim magnetnim poljem.

Kerrski učinek, znan tudi kot sekundarni elektro-optični učinek (QEO), se nanaša na pojav, da se refrakcijski indeks materiala spreminja s spremembo zunanjega električnega polja. Kerrski učinek se razlikuje od učinka Pockels, ker je inducirana sprememba indeksa loma sorazmerna s kvadratom električnega polja, ne pa linearne spremembe. Vsi materiali kažejo učinek Kerr, nekatere tekočine pa ga kažejo močneje kot druge.

Redki zemeljski ferit refeo3 (re je redek zemeljski element), znan tudi kot ortoferritit, so odkrili Forestier et al. leta 1950 in je eden najzgodnejših odkritih magnetnih optičnih kristalov.

Ta vrstaMagneto optični kristalje težko rasti redno zaradi svoje zelo močne konvekcije taline, močnih ne-stalnih nihanj in visoke površinske napetosti. Ni primeren za rast po metodi Czochralski, kristali, pridobljeni z uporabo hidrotermalne metode in so-topila, imajo slabo čistost. Trenutna relativno učinkovita metoda rasti je metoda optične plavajoče cone, zato je težko gojiti velike, kakovostne redke zemeljske ortoferritne enojne kristale. Ker imajo redki zemeljski ortoferritni kristali visoko temperaturo curie (do 643K), pravokotno histerezo zanko in majhno prisilno silo (približno 0,2emu/g pri sobni temperaturi), lahko uporabijo v majhnih magneto-optičnih izolatorjih, kadar je zapuščanje visoka (nad 75%).

Med redkimi zemeljskimi sistemi molibdate so najbolj preučeni dvokratni molibdat s Scheelte (so (MOO4) 2, A je ion, ki ni redki zemeljski kovinski ion), trikratni molibdat (ｒe2 (MOO4) 3), štirikratni molibdate (A2Re2 (MOO4) 4) (A2ｒE4 (MOO4) 7).

Večina tehMagnetni optični kristaliso staljene spojine iste sestave in jih lahko gojijo z metodo Czochralski. Vendar pa je zaradi hlapljenja MOO3 med procesom rasti treba optimizirati temperaturno polje in postopek priprave materiala, da se zmanjša njen vpliv. Težava z rastnimi okvarami redkega zemeljskega molibdata pod velikimi temperaturnimi gradienti ni bila učinkovito rešena, rasti kristala velike velikosti pa ni mogoče doseči, zato ga ni mogoče uporabiti pri velikih magneto-optičnih izolatorjih. Ker sta njena konstanta in prepustnost v Verdetu razmeroma visoka (več kot 75%) v vidnem infrardečem pasu, je primerna za miniaturizirane magneto-optične naprave.