आइए मैग्नेटो ऑप्टिक क्रिस्टल सामग्री के अनुप्रयोग सिद्धांत को एक साथ सीखें!

ऑप्टिकल संचार और उच्च-शक्ति लेजर प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, मैग्नेटो-ऑप्टिकल आइसोलेटर्स का अनुसंधान और अनुप्रयोग अधिक से अधिक व्यापक हो गया है, जिसने विशेष रूप से मैग्नेटो-ऑप्टिकल सामग्रियों के विकास को सीधे बढ़ावा दिया है।मैग्नेटो ऑप्टिक क्रिस्टल. उनमें से, रेयर अर्थ ऑर्थोफेराइट, रेयर अर्थ मोलिब्डेट, रेयर अर्थ टंगस्टेट, येट्रियम आयरन गार्नेट (YIG), टेरबियम एल्यूमीनियम गार्नेट (TAG) जैसे मैग्नेटो-ऑप्टिकल क्रिस्टल में उच्च वर्डेट स्थिरांक होते हैं, जो अद्वितीय मैग्नेटो-ऑप्टिकल प्रदर्शन लाभ और व्यापक अनुप्रयोग संभावनाएं दिखाते हैं।

मैग्नेटो-ऑप्टिकल प्रभावों को तीन प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: फैराडे प्रभाव, ज़ीमन प्रभाव और केर प्रभाव।

फैराडे प्रभाव या फैराडे रोटेशन, जिसे कभी-कभी मैग्नेटो-ऑप्टिकल फैराडे प्रभाव (एमओएफई) भी कहा जाता है, एक भौतिक मैग्नेटो-ऑप्टिकल घटना है। फैराडे प्रभाव के कारण होने वाला ध्रुवीकरण घूर्णन प्रकाश प्रसार की दिशा में चुंबकीय क्षेत्र के प्रक्षेपण के समानुपाती होता है। औपचारिक रूप से, यह जाइरोइलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म का एक विशेष मामला है जो तब प्राप्त होता है जब ढांकता हुआ स्थिरांक टेंसर विकर्ण होता है। जब समतल ध्रुवीकृत प्रकाश की किरण किसी चुंबकीय क्षेत्र में रखे गए मैग्नेटो-ऑप्टिकल माध्यम से गुजरती है, तो समतल ध्रुवीकृत प्रकाश का ध्रुवीकरण तल प्रकाश की दिशा के समानांतर चुंबकीय क्षेत्र के साथ घूमता है, और विक्षेपण के कोण को फैराडे घूर्णन कोण कहा जाता है।

ज़ीमैन प्रभाव (/ zeɪmən/, डच उच्चारण [ːzeːmɑn]), जिसका नाम डच भौतिक विज्ञानी पीटर ज़ीमैन के नाम पर रखा गया है, एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में स्पेक्ट्रम को कई घटकों में विभाजित करने का प्रभाव है। यह स्टार्क प्रभाव के समान है, यानी, विद्युत क्षेत्र की कार्रवाई के तहत स्पेक्ट्रम कई घटकों में विभाजित हो जाता है। स्टार्क प्रभाव के समान, विभिन्न घटकों के बीच संक्रमण में आमतौर पर अलग-अलग तीव्रता होती है, और उनमें से कुछ चयन नियमों के आधार पर पूरी तरह से निषिद्ध हैं (द्विध्रुवीय सन्निकटन के तहत)।

ज़ीमैन प्रभाव बाहरी चुंबकीय क्षेत्र द्वारा कक्षीय तल के परिवर्तन और परमाणु में इलेक्ट्रॉन के नाभिक के चारों ओर गति आवृत्ति के कारण परमाणु द्वारा उत्पन्न स्पेक्ट्रम की आवृत्ति और ध्रुवीकरण दिशा में परिवर्तन है।

केर प्रभाव, जिसे द्वितीयक इलेक्ट्रो-ऑप्टिक प्रभाव (क्यूईओ) के रूप में भी जाना जाता है, उस घटना को संदर्भित करता है कि किसी सामग्री का अपवर्तक सूचकांक बाहरी विद्युत क्षेत्र के परिवर्तन के साथ बदलता है। केर प्रभाव पॉकेल्स प्रभाव से भिन्न है क्योंकि प्रेरित अपवर्तक सूचकांक परिवर्तन रैखिक परिवर्तन के बजाय विद्युत क्षेत्र के वर्ग के समानुपाती होता है। सभी सामग्रियां केर प्रभाव प्रदर्शित करती हैं, लेकिन कुछ तरल पदार्थ इसे दूसरों की तुलना में अधिक दृढ़ता से प्रदर्शित करते हैं।

दुर्लभ पृथ्वी फेराइट ReFeO3 (Re एक दुर्लभ पृथ्वी तत्व है), जिसे ऑर्थोफेराइट के रूप में भी जाना जाता है, फॉरेस्टियर एट अल द्वारा खोजा गया था। 1950 में और सबसे पहले खोजे गए मैग्नेटो ऑप्टिक क्रिस्टल में से एक है।

इस प्रकार कामैग्नेटो ऑप्टिक क्रिस्टलइसके बहुत मजबूत पिघल संवहन, गंभीर गैर-स्थिर-स्थिति दोलनों और उच्च सतह तनाव के कारण दिशात्मक तरीके से बढ़ना मुश्किल है। यह Czochralski विधि का उपयोग करके विकास के लिए उपयुक्त नहीं है, और हाइड्रोथर्मल विधि और सह-विलायक विधि का उपयोग करके प्राप्त क्रिस्टल में खराब शुद्धता होती है। वर्तमान अपेक्षाकृत प्रभावी विकास विधि ऑप्टिकल फ्लोटिंग ज़ोन विधि है, इसलिए बड़े आकार, उच्च गुणवत्ता वाले दुर्लभ पृथ्वी ऑर्थोफेराइट एकल क्रिस्टल को विकसित करना मुश्किल है। क्योंकि दुर्लभ पृथ्वी ऑर्थोफेराइट क्रिस्टल में उच्च क्यूरी तापमान (643K तक), एक आयताकार हिस्टैरिसीस लूप और एक छोटा बल (कमरे के तापमान पर लगभग 0.2emu/g) होता है, जब संप्रेषण उच्च (75% से ऊपर) होता है, तो उनमें छोटे मैग्नेटो-ऑप्टिकल आइसोलेटर्स में उपयोग किए जाने की क्षमता होती है।

दुर्लभ पृथ्वी मोलिब्डेट प्रणालियों में, सबसे अधिक अध्ययन किए गए स्केलाइट-प्रकार के दो-गुना मोलिब्डेट (ARe(MoO4)2, A एक गैर-दुर्लभ पृथ्वी धातु आयन है), तीन-गुना मोलिब्डेट (Ｒe2(MoO4)3), चार-गुना मोलिब्डेट (A2Re2(MoO4)4) और सात-गुना मोलिब्डेट (A2Ｒe4(MoO4)7) हैं।

इनमें से अधिकांशमैग्नेटो ऑप्टिक क्रिस्टलएक ही संरचना के पिघले हुए यौगिक हैं और इन्हें Czochralski विधि द्वारा उगाया जा सकता है। हालाँकि, विकास प्रक्रिया के दौरान MoO3 के अस्थिरता के कारण, इसके प्रभाव को कम करने के लिए तापमान क्षेत्र और सामग्री तैयारी प्रक्रिया को अनुकूलित करना आवश्यक है। बड़े तापमान प्रवणताओं के तहत दुर्लभ पृथ्वी मोलिब्डेट की वृद्धि दोष समस्या को प्रभावी ढंग से हल नहीं किया गया है, और बड़े आकार के क्रिस्टल विकास को प्राप्त नहीं किया जा सकता है, इसलिए इसका उपयोग बड़े आकार के मैग्नेटो-ऑप्टिकल आइसोलेटर्स में नहीं किया जा सकता है। क्योंकि दृश्य-अवरक्त बैंड में इसका वर्डेट स्थिरांक और संप्रेषण अपेक्षाकृत उच्च (75% से अधिक) है, यह लघु मैग्नेटो-ऑप्टिकल उपकरणों के लिए उपयुक्त है।