Материаловедение

Магнитооптические материалы

Различают два вида магнитооптического эффекта: эффект Коттона-Мутона, который в применении к кристаллам называется эффектом Фогта (открыт в коллоидных системах французским физиком Д. Коттоном в 1901 г. и далее детально исследован французским физиком А. Мутоном в 1907 г., а в кристаллах – немецким физиком В. Фогтом), и эффект Фарадея (обнаружен английским физиком М. Фарадеем в 1854 г.). Магнитооптические свойства наиболее ярко выражены у магнетиков типа гранатов и ферритов.

Эффект Коттона-Мутона состоит в возникновении в оптически изотропных средах двойного лучепреломления под действием магнитного поля. В результате среда ведет себя подобно одноосному кристаллу, оптическая ось которого параллельна магнитному полю. Таким образом, магнитооптический эффект Коттона-Мутона является аналогом электрооптического эффекта Керра. При этом двойное преломление можно наблюдать так же, как это делается в случае наблюдения эффекта Керра. Разность показателей преломления no и ne изменяется пропорционально квадрату напряженности магнитного поля Н:

∆n = ne – no = KH2,

где K – коэффициент, зависящий от свойств данной среды, а также от длины волны излучения и температуры (постоянная КоттонаМутона).

Эффект Коттона-Мутона используется для измерений анизотропии диамагнитной восприимчивости молекул, изучения структуры примесных центров и магнитных свойств электронных оболочек.

Вращение плоскости поляризации света за счет эффекта Фарадея

Рис. 40. Вращение плоскости поляризации света за счет эффекта Фарадея

Эффект Фарадея заключается в том, что при распространении линейно поляризованного света через оптически неактивное вещество, находящееся в магнитном поле, наблюдается вращение плоскости поляризации света (рис. 40). Угол поворота плоскости поляризации

β = VlB,

где l – длина пути света в веществе;

B – индукция магнитного поля;

V – коэффициент, зависящий от свойств данной среды, а также от длины волны излучения и температуры (постоянная Верде).

Эффект Фарадея используется для создания различных типов магнитооптических приборов, которые позволяют управлять интенсивностью светового пучка, направлением его распространения, его поляризацией, спектральным составом и пространственной структурой, а также для создания магнитооптических систем обработки информации. Он используется в лазерных гироскопах и другой лазерной измерительной технике.

Одним из наиболее распространенных применений магнитооптических материалов является создание магнитооптических дисков. Они представляют собой запоминающие устройства, в которых запись или считывание выполняется с помощью светового луча, а хранение и представление информации – с помощью магнитных состояний носителя. Впервые магнитооптические диски появились в начале 1980-х годов.

В магнитооптических дисках используют пленочные ферромагнитные материалы, запись на которые осуществляется локальным нагревом участка среды до температуры, при которой может произойти перемагничивание. Наиболее распространена запись с нагревом до температуры вблизи так называемой точки Кюри. Известно, что при нагреве выше точки Кюри материал переходит из ферромагнитного состояния в парамагнитное. При последующем охлаждении и обратном переходе перемагничивание участка в нужном направлении может осуществляться сравнительно слабым магнитным полем.

Информационный носитель для магнитооптического диска выполняется в виде двухслойной системы: прозрачной подложки и нанесенной на нее магнитной пленки. Наиболее часто используют в качестве материала носителя марганец-висмутовую пленку, обладающую способностью намагничиваться перпендикулярно плоскости пленки. Запись проводится магнитным полем в сочетании с воздействием лазерного луча. Если пленку поместить в однородное магнитное поле, недостаточное для изменения магнитного состояния, то после нагрева некоторого ее участка выше точки Кюри, этот участок приобретает намагниченность, определяемую внешним полем. Запись информации осуществляется с высокой скоростью (несколько наносекунд). Считывание информации происходит при анализе плоскости поляризации света при его отражении или прохождении через пленку. При этом поворот плоскости поляризации определяется анализатором, на выходе которого интенсивность света регистрируется фотодатчиком. Направление вращения плоскости поляризации зависит от направления вектора намагниченности магнитной пленки, благодаря чему различают «1» и «0».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *