24. Магнитооптические материалы

К магнитооптическим материалам относятся материалы, в которых наблюдается ряд установленных магнитооптических эффектов, при взаимодействии их с электромагнитной волной оптического диапазона.

Особый интерес представляют эффекты в магнитоупорядоченных кристаллах при прохождении через них или отражении от их поверхности оптического излучения. К таким эффектам относятся:

• эффект Фарадея, проявляющийся в повороте плоскости поляризации и появлении эллиптичности световой волны при прохождении через немагнитную среду первоначально поляризованного света;

• эффект Керра, заключающийся в изменении состояния поляризации отраженного от поверхности намагниченного вещества первоначально линейно поляризованного света вследствие влияния намагниченности. Причем эффект Керра проявляется только в магнитоупорядоченных кристаллах, кроме того необходимое условие его проявления состоит в наличии поглощения света веществом.

Магнитооптические материалы широко используются для создания магнитометрической аппаратуры, обладающей исключительно высокой чувствительностью и большой разрешающей способностью. Системы, в основе действия которых лежат магнитооптические эффекты позволяют определить практически все виды магнитных характеристик материалов.

В целом, пригодность материалов, для создания на их основе магнитооптических устройств зависит от совокупности ряда магнитооптических свойств, которые оценивают по магнитооптической активности в диапазоне оптических волн с учетом возможной их анизотропии.

Магнитооптическую активность материала характеризуют с помощью угла удельного фарадеевского вращения и коэффициента поглощения, оцениваемых согласно (3.10) и (3.11) соответственно.

(3.10)

(3.11)

где d – толщина образца; I₀, I₁ – интенсивности падающего и прошедшего кристалл света соответственно.

Также для оценки магнитооптической активности материала иногда используется понятие коэффициента оптической добротности:

Анизотропия оптических свойств, проявляется в наличии двойного лучепреломления с коэффициентом ν и в различии скоростей распространения света вдоль различных кристаллографических осей. В оптически-изотропных магнитных материалах двулучепреломление отсутствует, и угол фарадеевского вращения определяется как:

φ_F=θ_Fd.

Для анизотропных материалов справедливо выражение (3.12).

(3.12)

В анизотропных материалах существуют направления, называемые оптическими осями, вдоль которых световая волна распространяется без двулучепреломления. В этом случае:

φ_F = θ_F·d·cos (æ),

где æ – угол между оптической осью кристалла и вектором намагниченности.

Магнитооптические свойства материала наиболее полно оценивают по магнитооптическим спектрам, т. е. по зависимости любого параметра магнитооптических эффектов от длины волны падающего света λ.

В любом случае, при проектировании магнитооптических устройств, следует выбирать материалы, обладающие высоким удельным фарадеевским вращением θ_F, малым коэффициентом оптического поглощения α и с отсутствием двойного лучепреломления, или с малым его значением v << θ_F.