자기광결정재료의 응용원리를 함께 배워보자!

광통신 및 고출력 레이저 기술의 발전으로 광자기 절연체에 대한 연구와 응용이 점점 더 광범위해지고 있으며, 이는 특히 광자기 소재의 개발을 직접적으로 촉진시켰습니다.자기광학 크리스탈. 그 중 희토류 오르토페라이트, 희토류 몰리브덴산염, 희토류 텅스텐, 이트륨 철 석류석(YIG), 테르븀 알루미늄 석류석(TAG)과 같은 자기 광학 결정은 더 높은 베르데 상수를 가지며 독특한 자기 광학 성능 이점과 광범위한 응용 전망을 보여줍니다.

자기광학 효과는 패러데이 효과, 제만 효과, 커 효과의 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

패러데이 효과 또는 패러데이 회전(때때로 MOFE(자기 광학 패러데이 효과)이라고도 함)은 물리적 자기 광학 현상입니다. 패러데이 효과로 인한 편광 회전은 빛 전파 방향을 따른 자기장의 투영에 비례합니다. 공식적으로 이것은 유전 상수 텐서가 대각선일 때 얻어지는 자이로 전자기학의 특별한 경우입니다. 평면편광된 빛의 빔이 자기장이 있는 자기광학매질을 통과할 때, 평면편광된 빛의 편광면은 빛의 방향과 평행한 자기장과 함께 회전하며, 편향되는 각도를 패러데이 회전각이라고 합니다.

네덜란드 물리학자 Pieter Zeeman의 이름을 딴 Zeeman 효과(/ˈzeˈmən/, 네덜란드어 발음 [ˈzeːmɑn])는 정자기장이 있을 때 스펙트럼이 여러 구성 요소로 분할되는 효과입니다. 이는 스타크 효과와 유사합니다. 즉, 전기장의 작용에 따라 스펙트럼이 여러 구성 요소로 분할됩니다. 또한 스타크 효과와 마찬가지로 서로 다른 구성 요소 간의 전환은 일반적으로 강도가 다르며 선택 규칙에 따라 일부는 쌍극자 근사 하에서 완전히 금지됩니다.

Zeeman 효과는 외부 자기장에 의해 원자 내부의 전자핵 주변의 궤도면과 이동 주파수의 변화로 인해 원자가 생성하는 스펙트럼의 주파수와 분극 방향이 변화하는 현상입니다.

2차 전기광학 효과(QEO)라고도 알려진 커 효과는 외부 전기장의 변화에 ​​따라 물질의 굴절률이 변하는 현상을 말합니다. 커 효과는 유도된 굴절률 변화가 선형 변화가 아니라 전기장의 제곱에 비례한다는 점에서 포켈스 효과와 다릅니다. 모든 재료는 커 효과를 나타내지만 일부 액체는 다른 액체보다 커 효과를 더 강하게 나타냅니다.

오르토페라이트라고도 알려진 희토류 페라이트 ReFeO3(Re는 희토류 원소)는 Forestier 등에 의해 발견되었습니다. 1950년에 발견되었으며 가장 먼저 발견된 광자기 결정 중 하나입니다.

이 유형의자기광학 크리스탈매우 강한 용융 대류, 심각한 비정상 상태 진동 및 높은 표면 장력으로 인해 방향성 성장이 어렵습니다. 초크랄스키(Czochralski)법을 이용한 성장에는 적합하지 않으며, 열수법과 공용매법을 이용해 얻은 결정의 순도가 좋지 않다. 현재 상대적으로 효과적인 성장 방식은 광학적 부동층(Optical Floating Zone) 방식으로, 대형, 고품질 희토류 오르토페라이트 단결정 성장이 어렵다. 희토류 오르토페라이트 결정은 높은 퀴리 온도(최대 643K), 직사각형 히스테리시스 루프 및 작은 보자력(상온에서 약 0.2emu/g)을 갖기 때문에 투과율이 높을 때(75% 이상) 소형 광자기 절연체에 사용될 가능성이 있습니다.

희토류 몰리브데이트계 중에서 가장 많이 연구된 것은 회중석형 2중 몰리브데이트(ARe(MoO4)2, A는 비희토류 금속 이온), 3중 몰리브데이트(Ｒe2(MoO4)3), 4중 몰리브데이트(A2Re2(MoO4)4) 및 7중 몰리브데이트(A2Ｒe4(MoO4)7)이다.

이들 중 대부분은자기광학 결정체동일한 조성의 용융된 화합물이며 Czochralski 방법으로 성장할 수 있습니다. 그러나 성장 과정에서 MoO3의 휘발로 인해 그 영향을 줄이기 위해 온도장과 재료 준비 공정을 최적화하는 것이 필요합니다. 큰 온도 구배 하에서 희토류 몰리브덴산염의 성장 결함 문제는 효과적으로 해결되지 않았고, 큰 크기의 결정 성장이 이루어지지 않아 대형 광자기 절연체에는 사용할 수 없습니다. 가시적외선 대역에서 베르데상수와 투과도가 상대적으로 높아(75% 이상) 소형화된 자기광학소자에 적합하다.