Vamos aprender juntos o princípio de aplicação dos materiais de cristal magnetoóptico!

Com o desenvolvimento da comunicação óptica e da tecnologia laser de alta potência, a pesquisa e aplicação de isoladores magneto-ópticos tornaram-se cada vez mais extensas, o que promoveu diretamente o desenvolvimento de materiais magneto-ópticos, especialmenteCristal Magneto Óptico. Entre eles, cristais magneto-ópticos como ortoferrita de terras raras, molibdato de terras raras, tungstato de terras raras, granada de ítrio-ferro (YIG), granada de térbio-alumínio (TAG) têm constantes Verdet mais altas, mostrando vantagens únicas de desempenho magneto-óptico e amplas perspectivas de aplicação.

Os efeitos magneto-ópticos podem ser divididos em três tipos: efeito Faraday, efeito Zeeman e efeito Kerr.

O efeito Faraday ou rotação de Faraday, às vezes chamado de efeito magneto-óptico Faraday (MOFE), é um fenômeno físico magneto-óptico. A rotação de polarização causada pelo efeito Faraday é proporcional à projeção do campo magnético ao longo da direção de propagação da luz. Formalmente, este é um caso especial de giroeletromagnetismo obtido quando o tensor da constante dielétrica é diagonal. Quando um feixe de luz polarizada plana passa através de um meio magnetoóptico colocado em um campo magnético, o plano de polarização da luz polarizada plana gira com o campo magnético paralelo à direção da luz, e o ângulo de deflexão é chamado de ângulo de rotação de Faraday.

O efeito Zeeman (/ˈzeɪmən/, pronúncia holandesa [ˈzeːmɑn]), em homenagem ao físico holandês Pieter Zeeman, é o efeito da divisão do espectro em vários componentes na presença de um campo magnético estático. É semelhante ao efeito Stark, ou seja, o espectro se divide em vários componentes sob a ação de um campo elétrico. Também semelhante ao efeito Stark, as transições entre diferentes componentes costumam ter intensidades diferentes, sendo algumas delas totalmente proibidas (sob a aproximação dipolo), dependendo das regras de seleção.

O efeito Zeeman é a mudança na frequência e direção de polarização do espectro gerado pelo átomo devido à mudança no plano orbital e na frequência do movimento em torno do núcleo do elétron no átomo pelo campo magnético externo.

O efeito Kerr, também conhecido como efeito eletro-óptico secundário (QEO), refere-se ao fenômeno em que o índice de refração de um material muda com a mudança do campo elétrico externo. O efeito Kerr é diferente do efeito Pockels porque a mudança induzida no índice de refração é proporcional ao quadrado do campo elétrico, em vez de uma mudança linear. Todos os materiais exibem o efeito Kerr, mas alguns líquidos apresentam-no mais fortemente do que outros.

A ferrita de terras raras ReFeO3 (Re é um elemento de terras raras), também conhecida como ortoferrita, foi descoberta por Forestier et al. em 1950 e é um dos primeiros cristais magneto-ópticos descobertos.

Este tipo deCristal Magneto Ópticoé difícil de crescer de maneira direcional devido à sua forte convecção de fusão, oscilações severas em estado não estacionário e alta tensão superficial. Não é adequado para crescimento pelo método Czochralski, e os cristais obtidos pelo método hidrotérmico e pelo método co-solvente apresentam baixa pureza. O método de crescimento relativamente eficaz atual é o método de zona flutuante óptica, por isso é difícil cultivar monocristais de ortoferrita de terras raras de grande porte e alta qualidade. Como os cristais de ortoferrita de terras raras têm uma alta temperatura Curie (até 643K), um loop de histerese retangular e uma pequena força coercitiva (cerca de 0,2emu/g à temperatura ambiente), eles têm potencial para serem usados ​​em pequenos isoladores magneto-ópticos quando a transmitância é alta (acima de 75%).

Entre os sistemas de molibdato de terras raras, os mais estudados são o molibdato duplo do tipo scheelita (ARe(MoO4)2, A é um íon metálico de terras não raras), o molibdato triplo (Ｒe2(MoO4)3), o molibdato quádruplo (A2Re2(MoO4)4) e o molibdato sétuplo (A2Ｒe4(MoO4)7).

A maioria destesCristais Magneto Ópticossão compostos fundidos da mesma composição e podem ser cultivados pelo método Czochralski. Porém, devido à volatilização do MoO3 durante o processo de crescimento, é necessário otimizar o campo de temperatura e o processo de preparação do material para reduzir sua influência. O problema do defeito de crescimento do molibdato de terras raras sob grandes gradientes de temperatura não foi resolvido de forma eficaz, e o crescimento de cristais de grande porte não pode ser alcançado, portanto não pode ser usado em isoladores magneto-ópticos de grande porte. Como sua constante Verdet e sua transmitância são relativamente altas (mais de 75%) na banda do infravermelho visível, ele é adequado para dispositivos magneto-ópticos miniaturizados.