¡Aprendamos juntos el principio de aplicación de los materiales de cristal magnetoóptico!

Con el desarrollo de la comunicación óptica y la tecnología láser de alta potencia, la investigación y aplicación de aisladores magnetoópticos se han vuelto cada vez más extensas, lo que ha promovido directamente el desarrollo de materiales magnetoópticos, especialmenteCristal magnetoóptico. Entre ellos, los cristales magnetoópticos como la ortoferrita de tierras raras, el molibdato de tierras raras, el tungstato de tierras raras, el granate de itrio y hierro (YIG) y el granate de terbio y aluminio (TAG) tienen constantes de Verdet más altas, lo que muestra ventajas únicas de rendimiento magnetoóptico y amplias perspectivas de aplicación.

Los efectos magnetoópticos se pueden dividir en tres tipos: efecto Faraday, efecto Zeeman y efecto Kerr.

El efecto Faraday o rotación de Faraday, a veces llamado efecto Faraday magnetoóptico (MOFE), es un fenómeno físico magnetoóptico. La rotación de polarización provocada por el efecto Faraday es proporcional a la proyección del campo magnético a lo largo de la dirección de propagación de la luz. Formalmente, este es un caso especial de giroelectromagnetismo obtenido cuando el tensor de constante dieléctrica es diagonal. Cuando un haz de luz polarizada plana pasa a través de un medio magnetoóptico colocado en un campo magnético, el plano de polarización de la luz polarizada plana gira con el campo magnético paralelo a la dirección de la luz, y el ángulo de desviación se llama ángulo de rotación de Faraday.

El efecto Zeeman (/ˈzeɪmən/, pronunciación holandesa [ˈzeːmɑn]), llamado así en honor al físico holandés Pieter Zeeman, es el efecto del espectro que se divide en varios componentes en presencia de un campo magnético estático. Es similar al efecto Stark, es decir, el espectro se divide en varios componentes bajo la acción de un campo eléctrico. También similar al efecto Stark, las transiciones entre diferentes componentes suelen tener diferentes intensidades, y algunas de ellas están completamente prohibidas (bajo la aproximación dipolar), dependiendo de las reglas de selección.

El efecto Zeeman es el cambio en la frecuencia y dirección de polarización del espectro generado por el átomo debido al cambio del plano orbital y la frecuencia del movimiento alrededor del núcleo del electrón en el átomo por el campo magnético externo.

El efecto Kerr, también conocido como efecto electroóptico secundario (QEO), se refiere al fenómeno en el que el índice de refracción de un material cambia con el cambio del campo eléctrico externo. El efecto Kerr es diferente del efecto Pockels porque el cambio del índice de refracción inducido es proporcional al cuadrado del campo eléctrico, en lugar de un cambio lineal. Todos los materiales presentan el efecto Kerr, pero algunos líquidos lo presentan con más fuerza que otros.

La ferrita de tierras raras ReFeO3 (Re es un elemento de tierras raras), también conocida como ortoferrita, fue descubierta por Forestier et al. en 1950 y es uno de los primeros cristales magnetoópticos descubiertos.

este tipo deCristal magnetoópticoEs difícil crecer de manera direccional debido a su muy fuerte convección de fusión, severas oscilaciones no estacionarias y alta tensión superficial. No es adecuado para el cultivo mediante el método de Czochralski y los cristales obtenidos mediante el método hidrotermal y el método codisolvente tienen poca pureza. El método de crecimiento relativamente eficaz actual es el método de zona flotante óptica, por lo que es difícil cultivar monocristales de ortoferrita de tierras raras de gran tamaño y alta calidad. Debido a que los cristales de ortoferrita de tierras raras tienen una temperatura de Curie alta (hasta 643 K), un bucle de histéresis rectangular y una fuerza coercitiva pequeña (aproximadamente 0,2 emu/g a temperatura ambiente), tienen el potencial de usarse en pequeños aisladores magnetoópticos cuando la transmitancia es alta (por encima del 75 %).

Entre los sistemas de molibdato de tierras raras, los más estudiados son el molibdato doble de tipo scheelita (ARe(MoO4)2, A es un ion metálico no de tierras raras), el molibdato triple (Ｒe2(MoO4)3), el molibdato cuádruple (A2Re2(MoO4)4) y el molibdato siete veces (A2Ｒe4(MoO4)7).

La mayoría de estosCristales magnetoópticosson compuestos fundidos de la misma composición y pueden cultivarse mediante el método Czochralski. Sin embargo, debido a la volatilización del MoO3 durante el proceso de crecimiento, es necesario optimizar el campo de temperatura y el proceso de preparación del material para reducir su influencia. El problema del defecto de crecimiento del molibdato de tierras raras bajo grandes gradientes de temperatura no se ha resuelto eficazmente y no se puede lograr un crecimiento de cristales de gran tamaño, por lo que no se puede utilizar en aisladores magnetoópticos de gran tamaño. Debido a que su constante de Verdet y su transmitancia son relativamente altas (más del 75%) en la banda de infrarrojo visible, es adecuado para dispositivos magnetoópticos miniaturizados.