磁光材料与其原理ppt

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1、第十章磁光材料10.1磁光效应及其特征10.2磁光材料10.3磁光材料的应用10.1磁光效应及其特征10.1.1光的基本概念10.1.2法拉第效应10.1.3科顿-莫顿效应10.1.4克尔效应10.1.5塞曼效应10.1.1光的基本概念（1）光的偏振1、自然光2、线偏振光3、部分偏振光4、圆偏振光：左旋圆偏振光，右旋圆偏振光；5、椭圆偏振光：左旋椭圆偏振光，右旋椭圆偏振光；设一单色平面波沿ｚ轴方向传播，根据光的横波性，可将其电矢量Ｅ写成：（10-1）式中λ——光波长；ω——光波的圆频率或角频率；——两个横向电矢量之间的相位差。消去式（

2、10-1）中的，整理得（10-2）当时，式（10-2）成为：（10-3）当时，式（10-2）成为：（10-4）如果代表左旋椭圆偏振光如果代表右旋椭圆偏振光（2）光的双折射和二向色性10.1.2法拉第效应（1）磁旋光效应及其非互易性当线偏振光通过一个处于磁场大小为Ｈ的顺磁性或逆磁性材料后，透射光偏振方向的旋转角θ正比于磁场大小Ｈ和材料厚度Ｌ,即（10-5）式中Ｖ——费尔德常数。在铁磁性或反铁磁介质中，法拉第旋转角正比于磁化强度Ｍ，即（10-6）式中Ｋ——孔特常数。（2）磁光旋转的测量10.1.3科顿-莫顿效应这是一个当外加磁场垂直于光的

3、行进方向时产生的光偏振面旋转效应，又称磁线振双折射（1）磁线振双折射（2）磁线振双折射的测量10.1.4克尔效应一束偏振光入射到具有磁矩的介质界面上，反射后其偏振状态会发生变化，这个效应称为克尔效应。克尔效应分为三种类型：（1）极向克尔效应（2）横向克尔效应（3）纵向克尔效应克尔效应的测量10.1.5塞曼效应入射单射光经过处于磁场的某些物质后，谱线会受到磁场的影响而分裂成若干条谱线，分裂的各谱线间隔大小与磁场强度成正比，这一磁光效应称塞曼效应。10.2磁光材料10.2.1磁旋光材料10.2.2磁光存储材料10.2.1磁旋光材料（1）磁

4、光晶体1、石榴石单晶2、尖晶石晶体（2）磁光薄膜1、石榴石单晶薄膜2、合金薄膜（3）磁光玻璃三种玻璃材料的费尔德常数可有如下经验公式给出：AOT-44B(10-7)AOT-5(10-8)FR-5(10-9)其中Ｖ是以“”为单位的费尔德常数，λ是以“μｍ”为单位的波长。10.2.2磁光存储材料（1）MnBi多晶材料（2）非晶态材料（3）石榴石薄膜10.3磁光材料的应用10.3.1磁旋光材料的应用10.3.2磁光材料非互易性的应用10.3.3磁光存储材料的应用10.3.1磁旋光材料的应用（1）磁光调制设由交变电流产生的交变磁场Ｈ引起的法拉

5、第旋转角为，则低频磁光调制器系统的输出光强为(10-10)当用正弦波电流输入调制线圈时，则在垂直石榴石单晶薄膜平面的方向上产生一个正弦变化的交变磁场，由此引起的交变法拉第旋转角为(10-11)式中是交变法拉第旋转的幅度，称为调制幅度。由于交变磁场Ｈ引起的法拉第旋转使输出光强幅度变化（磁光调制幅度）为（10-12）由式（10-10）、式（10-12）两式可知：（a）当为定值时，磁光调制幅度随β而变化。β=45°时，磁光调制幅度最大。此时由式（10-10）得（10-13）随作正弦变化。（b）当β=45°时，=45°磁光调制幅度最大。由式（

6、10-13）可以看出，当＞45°时，调制波形将产生畸变。（c）当β≠45°时，Ｉ不仅与有关，而且与β的变化也有关，因此调制波形及其幅度将随起偏器和检偏器相对位置β值而变化，＜45°也会引起调制波形的畸变。（d）当β＝90°，即两偏振器处于正交位置时，输出光强为(10-14)此时，是的偶函数，输出光强仅与的大小有关，即与交变磁场Ｈ的大小有关，与磁场的方向无关。当β＝0°时，输出光强为：(10-15)输出光强的变化情况与β＝90°时相类似。1、钇铁石榴石单晶磁光调制器2、石榴石单晶薄膜磁光调制器3、玻璃磁光调制器4、薄膜波导磁光调制器将平

7、均磁化强度表示为静态和动态分量之和，，并利用Landau-Lifshitz方程可得（10-16）式中γ——旋磁比，；——真空磁导率。介电常数张量的非对角分量决定了模的耦合，对的贡献来源于法拉第旋转，输出端TE模的光强正比于，所以（10-17）偏振光的强度与磁化强度的变化量有关，当的取向垂直于光的传播方向时，达到最大值。（2）磁光开关（3）磁光传感根据法拉第效应原理，当一束线偏振光通过置于磁场中的逆磁性或顺磁性磁光材料时，偏振方向将发生一定的旋转。法拉第旋转θ可表示为（10-18）式中Ｖ——材料的费尔德常数；Ｈ——磁场强度；ｌ——光在磁

8、光材料中通过的长度。设光源光强为，起偏器与检偏器偏振轴夹角为，则马吕斯定律可得：(10-19)在相位探测原理中，起偏器的透光轴以的角速度旋转，由于法拉第效应，从磁光材料中出射的是偏离了θ角的旋转着的线偏振光，由光电管转变