Магнитооптический эффект — это изменение оптических свойств вещества в зависимости от его намагниченности или от силы приложенного к нему магнитного поля. Под оптическими свойствами следует понимать отражение, пропускание, поляризацию света и другие явления. Среди магнитооптических эффектов с изменением отражения или пропускания света различают эффект Фарадея и эффект Керра. Вещества, в которых наблюдается магнитооптический эффект, называют магнитооптическими материалами. Среди них ферримагнетики, имеющие в структуре магнитные атомы, — Y3Fe50i2(YIG), CdFe30i2, а также ортоферриты, образующие цилиндрические магнитные домены, — MnBi, EuO, CdTbFc.
В магнитооптических материалах, помещенных в магнитное поле, возникает циклотронное левостороннее (если смотреть по направлению вектора поля) вращение электронов в плоскости, перпендикулярной вектору поля. Если линейно поляризованный свет, проходящий через магнитооптическое вещество, представить в виде суммы левосторонней и правосторонней круговой поляризации, то из-за циклотронного вращения электронов коэффициенты преломления для каждой из них будут различными. Поэтому на выходе из магнитооптического вещества может возникнуть разность фаз между составляющими, что приводит к повороту плоскости поляризации. Угол поворота G пропорционален напряженности магнитного поля Н и пути /, пройденному светом в веществе. Зависимость имеет вид 0 = VHI. Коэффициент пропорциональности V называют постоянной Верде. В приборах на основе магнитооптического эффекта
используют материалы с высокими значениями постоянной Верде.
Анализатор
Рис. 18. Оптический модулятор на основе эффекта Фарадея
На рис. 18 показано прохождение света через прозрачный магнитооптический материал. Если поляризатор на входе и анализатор на выходе, показанного прибора, расположены взаимно перпендикулярно, то проходящий свет можно модулировать, изменяя угол Фарадея, зависящий от напряженности магнитного поля. Однако так как быстрое изменение магнитного ноля затруднено, то для модуляции света больше подходит электрооптический и акустооптический эффект. А эффект Фарадея применяют для создания оптических изоляторов. В этих приборах магнитооптический кристалл поворачивает плоскость поляризации точно на 45° за один проход в ту или другую сторону. Если в кристалл попадает какой-либо отраженный свет, то во время обратного хода через кристалл плоскость поляризации поворачивается ровно на 90° и свет не может пройти сквозь входной поляризатор. Оптические изоляторы ставят там, где есть паразитное отражение света, например, в волноводах оптической связи, чтобы исключить попадание в источник отраженного света.
Рис. 19. Считывание оптической памяти с использованием эффекта Керра
Магнитооптический эффект Керра с успехом применяют для считывания информации из памяти на оптических дисках, позволяющих перезапись, и памяти на цилиндрических магнитных доменах, имеющем высокую плотность (рис. 19). Намагниченность тонких пленок таких материалов, как MnBi, ортоферриты, CdTbFe, перпендикулярна поверхности. Если малый участок пленки, помещенный в магнитное поле, нагреть светом лазера до температуры выше точки Кюри, то этот участок намагничивается (запись в точке Кюри). Когда пленку с такой записью облучают линейно поляризованным светом, различие углов поляризации света, отраженного от соседних участков с противоположной намагниченностью, позволяет считывать записанную информацию, пропуская отраженный свет через анализатор. Память на цилиндрических доменах уже используют в отдельных логических элементах и блоках памяти большой емкости з ЭВМ. Оптические диски с записью в точке Кюри привлекают внимание возможностью стирания и перезаписи информации.