磁光材料简介.doc

《磁光材料简介.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、[在此处键入]磁光材料的研究现状1.综述磁光材料是具有磁光效应的材料，磁光效应包括法拉第效应、磁光克尔效应、塞曼效应和磁致线双折射效应（科顿-穆顿效应和瓦格特效应）等。磁光材料需要同时具备一定的光学特性和磁学特性。1.1法拉第效应法拉第效应指偏振光通过磁场下的介质后，偏振面因磁场作用而发生偏转。θf=VBd其中θf是沿着光线传播方向看去偏振面的旋转角，叫做法拉第转角；V是Verdet常数，与材料性质有关；B是磁感应强度在光线传播方向上的投影；d是光在介质中传播的距离。当磁感应强度投影B与光线传播方向同向时，偏振面右旋，θf<0；反之，偏振面左旋，θf>0。与普通旋光效应不同的是，

2、光线通过介质后再反射，原路返回再次通过介质，偏振面会在原来的基础上再旋转θf角，而不是恢复原状。这为利用法拉第效应的磁致旋光材料提供了一种新的应用空间，如磁光调制器、磁光隔离器等。目前，对法拉第效应磁光材料的研究相对透彻，应用也相对广泛。以钇铁石榴石（Y3Fe5O12，简称YIG）为代表的稀土铁石榴石（Re3Fe5O12）材料是常见的法拉第效应磁光材料[1]。1.2磁光克尔效应磁光克尔效应指线偏振光在磁化的介质表面反射后，在磁场作用下偏振面发生偏转，偏转角度称为磁光克尔转角θk。根据磁场强度方向的不同，磁光克尔效应分为三种：极向克尔效应：磁场方向垂直于介质表面，通常，θk随入射角

3、的减小而增大；横向克尔效应：磁场方向平行与介质表面且垂直于入射面，光线的偏振方向不会发生变化，p偏振光入射时会发生微小的反射率变化；纵向克尔效应：磁场方向平行与介质表面且平行于入射面，θk随入射角的减小而减小，纵向克尔效应的强度比极向克尔效应小几个数量级，不易观察。8/8[在此处键入]应用最广的是极向克尔效应，可用来进行磁光存储和观察磁体表面或磁性薄膜的磁畴分布。1.3塞曼效应塞曼效应指光源位于强磁场中时，分析其发光的谱线，发现原来的一条谱线分裂成三条或更多条。原子位于强磁场中时，破坏自旋-轨道耦合，一个能级分裂成多个能级，而且新能级间有一定的间隔，能级的分裂导致了谱线的分裂。能

4、级分裂的方式与角量子数J和朗德因子g有关。塞曼效应证明了原子具有磁矩，而且磁矩的空间取向量子化。塞曼效应可应用于测定角量子数和朗德因子，还可分析物质的元素组成。1.4磁致线双折射效应磁致线双折射效应指透明介质处于磁场中时，表现出单轴晶体的性质，光线入射能产生两条折射线。在铁磁和亚铁磁体中的磁致线双折射效应称作科顿-穆顿效应，反铁磁体中的磁致线双折射效应称作瓦格特效应[2].磁致线双折射效应可用于测量物质能级结构，研究单原子层磁性的微弱变化等1.研究现状本章将介绍多种磁光材料的前沿应用和理论研究，并结合本人所学知识给出相应的评价和启发。个人评价用加粗字体给出。2.1利用法拉第效应进

5、行焊接检测[3]根据法拉第效应，偏振光通过磁场中的介质后，偏振面转过一定角度，通过偏振角一定的偏振片后，就会表现为不同的亮度。工作时，将光源、起偏器、反射镜、直流电磁铁、光反射面、磁光薄膜、检偏器、CMOS成像装置和焊件按图1组装。8/8[在此处键入]图1焊接缺陷磁光成像原理图其中磁光薄膜应具有以下特性：透光性好，色散强，具有顺磁性，磁化率较大。这样能在磁光薄膜处准确地反应焊件的磁化状态，并获得较高的Verdet常数和较大的法拉第转角。若被检测处没有缺陷，焊件连为一体，与直流电磁铁组成完整磁路，由于焊件较薄，焊件的磁化方向是由N极指向S极，与焊件表面水平，这样磁光薄膜中，在光线方

6、向上磁场的投影为0，透过检偏器后成像时光强度是均匀的，I0=Icos2φ；若被检测处有缺陷，则焊件在缺陷两侧分为两个独立部分，无法连成完整磁路，这样就出现了不均匀的磁化，即N极、S极附近的焊件被垂直磁化，不闭合的焊缝处存在水平磁场，同样的磁场分布体现在磁光薄膜中，N极上的焊件反射光偏振面转过θ角（实际在入射和反射过程中都发生了法拉第效应，若薄膜厚度为d，应有θ=2VBd），S极上的焊件反射光偏振面转过-θ角，缺陷处不发生偏振面转动。透过检偏器后，将得到不同的光强：I1=Icos2(φ-θ)I2=Icos2(φ+θ)I0=Icos2φ8/8[在此处键入]控制φ>θ，则有I1>I0>

7、I2，成像后得到明暗不等的区域，如图2图2焊件磁光成像可见，磁光成像技术可明显显示焊件中的微小缺陷，系统容易接入自动化控制，可在焊接同时进行检测，大大提高了作业效率。同理，磁光成像技术还可用于其他金属件的无损探伤。与其他无损探伤方式[4]相比，磁光成像具有易读、明显和数字化的特点，在无损探伤领域由广泛的应用前景。2.2磁光隔离器磁光隔离器是保证光单向传播的器件[1]，一般用来保护激光光源，防止其激发受到反射光的干扰，对光纤通信和激光技术由重要意义。磁光隔离器由一个45°法拉第旋光