磁光材料

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磁光材料简介

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。

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。

6 f = VBd|其中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，|e t <0；反之，偏振面左旋，阡>0。

与普通旋光效应不同的是，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（¥才忧0口，简称YIG）为代表的稀土铁石榴石（R材料是常见的法拉第效应磁光材料［1］。

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戸。

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，° k随入射角的减小而增大；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，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。

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。

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。

磁光实验中的实验技巧与注意事项

磁光实验中的实验技巧与注意事项磁光实验作为一种重要的实验方法，广泛应用于物理、化学等学科中。

在进行磁光实验时，我们需要掌握一些实验技巧和注意事项，以确保实验结果的准确性和可靠性。

首先，选择合适的实验装置和材料非常重要。

磁光实验需要通过光束经过磁场的作用而发生偏振旋转的现象，因此我们需要选择具有磁光效应的物质作为实验材料。

常用的磁光材料包括铁磁体、磁性液体等。

在选择实验装置时，要考虑到实验目的和要求，选择适当的光源、偏光镜等，以确保实验条件的稳定性和可控性。

其次，进行磁光实验时，我们需要严格控制实验环境。

光的强度、入射角度等因素都会对实验结果产生影响，所以我们要保持实验室的光线稳定，并尽量减少干扰因素的影响。

特别是要注意防止光源的震动和实验装置的振动，这会对实验结果产生不可忽视的干扰。

在实验操作上，我们需要注意一些细节。

首先是对实验样品的处理。

样品的准备要精确，尽量避免污染和损坏。

特别是对于液体样品，要保持其纯净度，并在实验前进行充分的搅拌和均匀混合，以消除浓度分布的影响。

其次是对光路的调整。

光的偏振旋转可以通过调整入射角度和旋转光源等方法来实现，因此我们需要仔细调整实验装置，确保光路畅通，并尽量减少传播过程中的反射和散射。

此外，磁光实验中还需要注意测量的准确性。

我们应该根据实验需要选择合适的测量方法和仪器，并进行有效的校准和调试。

在进行数据处理时，要注意排除偶然误差和系统误差，并进行恰当的统计分析。

只有在准确测量的基础上，我们才能得到可靠的实验结果，并进行科学的推断和分析。

最后，我们还需要认识到磁光实验的一些局限性。

由于实验条件的限制和技术手段的不完善，磁光实验可能存在一些误差和偏差。

这些误差可能来自于实验装置、材料的特性、测量仪器的精度等方面。

因此，我们在进行磁光实验时，要谨慎对待实验结果，并结合理论知识来综合分析和判断。

总之，磁光实验作为一种重要的实验方法，既需要我们掌握实验技巧，又需要我们注意实验细节和环境控制。

磁光晶体

光纤电流传感器示意图
Байду номын сангаас
激光束通过光纤，并经起偏器产生偏振光，经自聚焦透镜人射到磁光晶体:在电流产生的外磁场作用下，偏振面旋转θF角度；经过检偏器、光纤，进入信号检测系统，通过对θF的测量得到电流值。当设置系统中两偏振器透光主轴的夹角为45°，经过传感系统后的出射光强为: l=(Io／2)(1+sin2θF) 式中：Io为入射光强．通过对出射光强的测量，就可以得出θF，从而可测出电流的大小。此外，基于磁光晶体材料制作的其他一些器件：如激光陀螺、微波器件、 YIG单晶、 TGG单晶等。
克尔磁光效应示意图
塞曼效应示意图
近几年各种磁光晶体材料的研发以及数据
TGG单晶制备—提拉法
TGG是由福建福晶科技股份有限公司（CASTECH）在2008年研发出来的晶体。 TGG单晶是用于制作法拉第旋光器与隔离器的最佳磁光材料，适用波长为400-1100nm（不包括470-500nm）。法拉第旋光器由TGG 晶棒和一个特殊设计的磁体组成。穿过磁光材料的光束的偏振方向将在磁场作用下发生偏转，其偏转方向只与磁场方向有关，与光束传播方向无关。光隔离器由一个45度偏转的旋光器和一对适当放置的偏振器组成，它使光束仅能沿一个方向通过，而阻断反向传播的光束。
2、光纤电流传感器
现代工业的高速发展，对电网的输送和检测提出了更高的要求，传统的高压大电流的测量手段将面临严峻的考验．随着光纤技术和材料科学的发展而发展起来的光纤电流传感系统，因具有很好的绝缘性和抗干扰能力，较高的测量精度，容易小型化，没有潜在的爆炸危险等一系列优越性，而受到人们的广泛重视．光纤电流传感器的主要原理是利用磁光晶体的法拉第效应．根据F=V。lHL，通过对法拉第旋转角0F的测量，可得到电流所产生的磁场强度，从而可以计算出电流大小．由于光纤具有抗电磁干扰能力强、绝缘性能好、信号衰减小的优点，因而在法拉弟电流传感器研究中，一般均采用光纤作为传输介质，其工作原理如下图：

磁光材料的典型效应及其应用

随着激光、计算机、信息、光纤通信等新技术的发
展，们对磁光效应的研究和应用不断向深度和广人度发展，从而涌现出许多崭新的磁光材料和磁光器件。磁光材料及器件的研究从此进入空前发展时
期，并在许多高新技术领域获得了广泛的应用。近
Ｓｉｎｅａｎｅｈｎｌｇ，＇ｎ７０２，ＣｈｉａｃｅｃｄＴｃｏｏｙＸｉａ１０１ｎ
Ａｂｓｒｃ：Ｍａｎｔ－ｐｃｌｔｒａｓａｅｉｏｔｎｎｔｎｌｔｒａｓｗｈｃａｅｇｅｔａｉｔｅｎｘｅｓｖｔａｔｇｅｏｏｔａｅｌｒｉｍａｉｍｐｒｔｕｃｏａｅｉｌｉｈｈｖｒａｒｅｉｓａｄｅｔｎｉｅａｆｉａｍｖａｐｉａｉｎ．ｎｒｃｎｅｒ，ｔｅｄｖｌｐｅｔｏｓｒｃｍｐｔｒｎｏｍａｏ，ｄｏｔａｂｒｃｍｍｕｉａｏ，ｐｌｔｓＩｅｅｔａｓｗｉｔｅｅｏｍｎｆｌｅ，ｏｕｅ，ｉｆｒｔｎａｐｃｌｅｏｃｏｙｈｈａｉｎｉｉｆｎｃｔｎｉｖｒｕｇｅｏｏｔａｔｒａｓｉｃｕｉｇｍｇｅ — ｐｉａｌｓ，ｌｍｇｅｉｉｕｄｐｏｏｉｓｃｙｔｌｄｌｕｄａｉｓｍａｔ—ｐｉｌｏｎｃｍｅｉｌ，ｎｌｄｎｎｔｏｔｌａｓｆｍ，ｎｔｌｉ，ｈｔｎｃｒｓａｑｉａａｏｃｇｉａｃｑｎａｉ
ｃｓｌｔｒｌｈｖｂｅｄｖｌｉｇｓｅｄｙＴｅａｉｔｅｒｓｆｇｃ－ｐｃｌｆｃ（ｃｕｉｇＦｒｄｙｅｅｔｙａｒｔｍａｉｓａｅｅｅｅｐｅｌｈｂｓｈｏｅｍａｔｏｔａｅｅｔｉｌｄｅａｎｏｎｐ．ｃｉｏｎｏｉｓｎｎａａａｃ，ｆＫｅｒｆｃ，ｅｍａｆｃａｄｍｇｅ－ｉｆｎｅｔｅｅ）ｄｔｅｐｏｒｓｉｅｅｒｈｏａｉｕｇｅ —ｐｃｌｒｅｅｔＺｅｎｅｅｔｎｎｔｂｒｒｇｆｃａｒｇｅｓｒｓａｃｆｖｒｓｍｎｔｏｔａａｏｅｉｎｔｎｈｎｏａｏｉ

磁光材料及其在磁光开关中的应用

ＦＡＮＧＸｕ — ｌｏｎｇ，ＹＡＮＧＱｉｎｇ — ｈｕｉ，ＺＨＡＮＧＨｕａｉ — Ｗｌｌ
ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａ￣ｒｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｈｉｎＦｉｌｍｓａｎｄＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｅｖｉｃｅｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００５４，Ｃｈｉｎａ
关键词：磁光材料；磁光薄膜；磁光开关；法拉第旋转
中图分类号：０４８２．５５文献标识码：Ａ文章编号：１００１ — ３８３０（２０１３）０１－００６８．０５
Ｍａｇｎｅｔｏ－－ｏｐｔｉｃａｌｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｍａｇｎｅｔｏ・ — ｏｐｔｉｃａｌｓｗｉｔｃｈ
等。
传输或在物质界面反射时，光波的传播特性，如偏
振面、相位或散射特性会发生变化，这个物理现象称为磁光效应。磁光材料就是指在紫外到红外波段具有磁光效应的光信息功能材料。１８４５年法拉第首次发现磁致旋光效应，其后陆续发现了磁光克尔效应、塞曼效应和科顿．穆顿效应等，建立了基本

磁性材料的典型效应及其应用

磁性材料的典型效应及其应用摘要：今天在生产领域被广泛应用了磁性材料不仅种类繁多并且应用广泛的一种材料。

随着科学技术的进步，带动了信息、计算机、光纤技术等多种先进技术的发展，于是例如磁性液体、磁性光子晶体、磁光薄膜、磁光玻璃等多种磁性材料相继出现。

此文就是针对磁光材料以及磁性效应进行分析研究。

并且列举了磁性材料在实际应用中的表现。

关键词：磁性材料、磁致伸缩效应、法拉第效应、克尔效应、磁热效应、压磁效应引言通常来说不同的物体具有不同的磁性，物质都具有反铁磁性和亚铁磁性，根据物质磁性程度不同，其磁性可以依次排序：顺磁性、抗磁性、反铁磁性、铁磁性和亚铁磁性几种磁性。

这几类中又分为强磁性物质和弱磁性物质，而我们经常说的磁性材料多为强磁性。

再次向材料的分支下又出现磁光效应，俗称磁光学。

一、磁性材料的几种常见效应1.1 磁力效应这一效应又包含着磁致伸缩效应和压磁效应。

所谓磁致伸缩效应就是磁性材料在一定的条件下晶格间距发生了改变，进而体积和长度在磁化过程中发生了改变。

而压磁效应就是在磁致伸缩效应发生过程中的相反作用下产生的，因为磁性材料被施加了压力或拉力，这种物质被称为压磁体。

对现如今大多数磁性材料来说，磁致伸缩对物质的形变产生的影响较小，但是由于对磁性材料的深入研究发现了一些非晶体材料或在低温下产生磁致伸缩效应的物质会产生较大的形变。

电致伸缩是一种语磁致伸缩效应相类似的效应，他在音箱探测仪、超声波洗涤灭菌和打孔、焊接等方面应用广泛，并且也可以用来制作多种电器，因为这样磁性材料也有磁声效应，磁滞伸缩效应也有另一个作用就是能够用来制作传感器，但是也会受这种效应的影响在工作中会产生噪音。

1.2 磁热效应磁热效应的产生是由于某些磁性材料在受热加温的情况下，随着温度而产生的一种效应就称为磁热效应。

但是如果隔绝磁性材料接触温度的情况下，磁过程会逐渐降低，这就产生了另一种效应被称为磁致冷效应。

要想达到绝热的目的，就需要采取磁制冷技术。

磁光晶体原理(3篇)

第1篇一、引言磁光晶体是一种具有特殊磁光性质的晶体材料，近年来在光电子领域得到了广泛关注。

磁光晶体利用晶体内部的光学和磁学相互作用，实现光波在晶体中的传播和调制。

本文将详细介绍磁光晶体的原理、特性及其应用。

二、磁光晶体原理1. 磁光效应磁光效应是指当晶体受到外磁场作用时，其折射率发生变化的现象。

这种现象是由晶体内部电子的磁矩在外磁场作用下发生进动所引起的。

根据磁光效应的机理，磁光晶体可以分为两类：一类是法拉第磁光效应，另一类是磁光克尔效应。

2. 法拉第磁光效应法拉第磁光效应是指当线偏振光通过具有磁光性质的晶体时，其偏振面发生旋转的现象。

这种现象是由晶体内部电子的磁矩在外磁场作用下发生进动所引起的。

法拉第磁光效应的原理可以用以下公式表示：Δn = (1/2)γBv其中，Δn表示折射率的变化量，γ表示电子的旋磁比，B表示外磁场强度，v表示光波在晶体中的传播速度。

3. 磁光克尔效应磁光克尔效应是指当线偏振光通过具有磁光性质的晶体时，光波在晶体中传播过程中，部分光波被分解为正交的两个偏振分量，其中一个分量在晶体中传播速度减慢，另一个分量传播速度加快。

这种现象是由晶体内部电子的磁矩在外磁场作用下发生进动所引起的。

磁光克尔效应的原理可以用以下公式表示：Δn = (1/2)γB^2v其中，Δn表示折射率的变化量，γ表示电子的旋磁比，B表示外磁场强度，v表示光波在晶体中的传播速度。

三、磁光晶体的特性1. 磁光克尔效应的强度与外磁场强度、晶体厚度、光波波长等因素有关。

2. 磁光克尔效应具有方向性，即只有当外磁场方向与光波传播方向一致时，磁光克尔效应才明显。

3. 磁光克尔效应具有非线性特性，即当外磁场强度增大时，磁光克尔效应的强度也随之增大。

4. 磁光克尔效应具有温度依赖性，即当温度升高时，磁光克尔效应的强度降低。

四、磁光晶体的应用1. 光通信：磁光晶体可用于光通信系统中，实现光信号的调制、解调、放大等功能。

2. 光存储：磁光晶体可用于光存储系统中，实现数据的高速读写。

磁性材料分类

磁性材料分类磁性材料是一类具有磁性的材料，广泛应用于电子、通讯、医疗、汽车等领域。

根据其磁性特性和组成成分的不同，磁性材料可以分为多种类型。

本文将对磁性材料的分类进行介绍，以便读者更好地了解和应用这一类材料。

1. 永磁材料。

永磁材料是一种具有永久磁性的材料，能够在外加磁场的作用下保持一定的磁性。

永磁材料按其组成和性能可分为金属永磁材料和非金属永磁材料两大类。

金属永磁材料主要包括铁氧体、钕铁硼、钴磁体等；非金属永磁材料主要包括铁氮合金、铁碳合金等。

永磁材料具有高矫顽力、高矫顽温度、良好的抗腐蚀性能等特点，被广泛应用于电机、传感器、磁性存储等领域。

2. 软磁材料。

软磁材料是一种在外加磁场下能够快速磁化和去磁化的材料，主要用于电力变压器、电感线圈、电子设备等场合。

软磁材料按其磁性能可分为高导磁材料和低导磁材料两大类。

高导磁材料主要包括硅钢片、镍铁合金等；低导磁材料主要包括铁氧体、铁硅铝合金等。

软磁材料具有低磁滞、低涡流损耗、高饱和磁感应强度等特点，能够有效地控制和利用磁场能量。

3. 硬磁材料。

硬磁材料是一种在外加磁场下能够保持较强磁性的材料，主要用于制造永磁体、磁记录材料等。

硬磁材料按其磁性能可分为高矫顽力材料和高矫顽温度材料两大类。

高矫顽力材料主要包括钴磁体、钕铁硼等；高矫顽温度材料主要包括铝镍钴、钴铁等。

硬磁材料具有良好的矫顽力、矫顽温度和磁能积，能够保持稳定的磁性能，被广泛应用于电机、传感器、磁记录等领域。

4. 磁性功能材料。

磁性功能材料是一种具有特定磁性功能的材料，主要用于磁传感器、磁存储器、磁耦合器等领域。

磁性功能材料按其功能可分为磁敏材料、磁光材料、磁阻变材料等。

磁性功能材料具有响应速度快、灵敏度高、能耗低等特点，能够满足不同领域对磁性功能的需求。

总结。

磁性材料是一类具有重要应用价值的材料，其分类主要基于磁性特性和组成成分。

不同类型的磁性材料具有不同的特点和应用领域，能够满足各种工程和科学需求。

磁光材料概述

当铁磁材料被加热超过居里点的温度时，原子开始随机热运动，磁矩也随机热取向，结果材料变成顺磁性的。
透射的法拉第效应
偏振光
磁场H
发生旋转的偏振光
入射光
透射
光旋转角与薄膜厚度成比例
克尔效应
发射光的偏振面发生旋转
光盘利用磁克尔效应进行光磁记录的原理
激光照射
记录位反向磁化
磁距
记录层
直线偏振光
非记录位
• 磁光材料(MO)将二进制信息存储为磁化向上和向下两个状态。最常用的MO介质是锰铋(MnBi)合金薄膜，所记录的数据用线偏振激光束读出，该激光束会因法拉第效应或克尔效应产生一个小的旋转，光束偏振态是左旋还是右旋取决于磁化是向上还是向下。
铁磁性材料是某些物质的一种属性，在撤出外部磁化场时，这种物质仍能保持磁化强度。在铁磁材料中，原子的磁矩沿相同方向排列。
记录位
非接触式、大容量记录介质

磁光晶体

其主要优点：
TGG单晶具有大的磁光常数、高热导性、低的光损失和高激光损 TGG单晶具有大的磁光常数、高热导性、低的光损失和高激光损伤阈值，广泛应用于YAG 、掺Ti蓝宝石等多级放大、环型、种子注入伤阈值，广泛应用于YAG 、掺Ti蓝宝石等多级放大、环型、种子注入激光器中。
提拉法
• 又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski) 又称丘克拉斯基法，是丘克拉斯基(J.Czochralski)
知识延伸——什么是知识延伸——什么是
偏振光
• 光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动光是一种电磁波，电磁波是横波。而振动
方向和光波前进方向构成的平面叫做振动面，光的振动面只限于某一固定方向的，叫做平面偏振光或线偏振光。叫做平面偏振光或线偏振光。
二、基本原理
磁光效应：磁光效应是指处于磁化状态的物质与光之间发生相互作用而引起的各种光学现象。包括法拉第效的各种光学现象。包括法拉第效应、克尔磁光效应、塞曼效应和科顿-穆顿效应等。这些效应均科顿-穆顿效应等。这些效应均起源于物质的磁化，反映了光与物质磁性间的联系。
六、结论
磁光晶体材料的应用带给我们的财富是巨大至今为止，随着晶体的研究与发展，的。至今为止，随着晶体的研究与发展，对晶体材料的逐步了解让我们生活得到了质的飞跃，材料的逐步了解让我们生活得到了质的飞跃，并且在将来将会继续发现新的晶体材料，且在将来将会继续发现新的晶体材料，使用的性能也将更优异，应用范围将更加广阔。能也将更优异，应用范围将更加广阔。总而言之，晶体不仅是美丽的，而且也是有用总而言之，晶体不仅是美丽的，是人类的宝贵财富，的。是人类的宝贵财富，我们现在的认知也还在于冰山一角，还有很多领域需要我们去探索研究。于冰山一角，还有很多领域需要我们去探索研究。

磁光材料

磁光材料1.磁光效应光与磁场中的物质或光与具有自发磁化特性的物质发生相互作用后所引起的光学特性变化的现象。

（1）.法拉第效应平面的偏振光通过带磁性的物体时，其偏振光面将发生偏转，即呈现旋光性，这种现象称为磁光法拉第效应，又称磁致旋光效应。

其产生原因是由于物质内部原子或分子中的电子，在强磁场作用下引起旋进式运动所致。

（2）.克尔效应照射到强磁性的介质表面的直线偏振光在反射时，其偏振面也会随磁场的变化而发生偏转，即旋光性，这一现象称为克尔效应。

比较法拉第效应和克尔效应，法拉第效应是透射光呈旋进性，克尔效应是反射光呈旋进性。

（3）.科顿-蒙顿效应在强磁场作用下，一些各向同性的透明磁介质会呈现双折射现象，即在与入射光垂直的方向上加上外磁场，则该磁场介质中的一束入射光会变成两束出射光----正常光（o光）和异常光（e光），这种现象称为科顿-蒙顿效应。

科顿-蒙顿效应是由于分子在外磁场作用下产生定向排列所致。

仅在少数液体中表现较明显，而在一般固体中则不明显。

2.磁光材料的种类磁光材料按其状态主要有晶体材料，玻璃材料和液体材料三种。

（1）.磁光晶体1..稀土石榴石代表是钇铁石榴石2.钆镓石榴石同时具有激光，超低温磁制冷性质3.磁光单晶膜用做小型紧固的互易元件，光隔离器，磁光存储器和磁光显示器。

4.其他磁光晶体硫属化合物CdCr2S4,CoCrS4（2）.磁光玻璃常用的优质磁致旋光玻璃，主要是一些重要的原子铅的氧化物玻璃，砷的三硫化物玻璃等。

（3）.磁光液体主要是一些呈现科顿-蒙顿效应的液体，如水，丙酮，氯仿，苯等。

钇铁石榴石钇铁石榴石是一种具有多项磁特性的氧化铁合成晶体，常用以调节激光英文名：YIG=yttrium iron garnet化学式：Y3Fe5O12化学式为Y3Fe2(FeO4)3, or Y3Fe5O12，属石榴石型晶体结构，微波铁氧体的重要品种。

具有共振线宽较小，饱和磁化强度较低，介电损耗低，密度高等特点。

磁光材料简介

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，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。

1/ 8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。

面向高功率激光隔离器的磁光材料(特邀)

第49卷第12期Vol.49No.12红外与激光工程I n f r a r e d a n d L a s e r E n g i n e e r i n g2020年12月Dec.2020面向高功率激光隔离器的磁光材料（特邀）陈杰周圣明1(1.中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室，上海201800;2.中国科学院大学材料与光电研究中心，北京100049)摘要：磁光材料作为激光隔离器中的核心部分，在激光系统尤其是高功率激光器中起到确保激光单向传输、保护种子源及前端系统、稳定激光输出的重要作用：介绍了目前近红外波段高功率隔离器中磁光材料的国内外研究现状，阐述了磁光材料在高功率条件下的关键磁光特性及其对器件性能的影响对比了常用的T G G单晶、铽玻璃与数种新型高功率磁光材料如T S A G单晶、T A G陶瓷和T G G陶瓷的高功率性能，重点讨论了掺杂离子和制备工艺对T A G陶瓷高功率磁光性能、热光性能的影响以及最近T A G陶瓷研究的新进展，及其重要应用需求，探讨了仍处于起步阶段的3〜5 p m‘‘大气窗口”中红外波段磁光材料的发展方向及前景关键词：激光隔离器；磁光材料；T A G磁光透明陶瓷；高功率热退偏效应；磁光品质因子；3〜5 p m中红外磁光材料中图分类号：0734 文献标志码：A DOI：10.3788/I R L A20201072Review of magneto-optic materials for high powerlaser isolators {Invited)Chen Jie1'2,Zhou Shengming1(1. L a b o r a t o r y o f M i c r o-N a n o O p t o e l e c t r o n i c M a t e r i a l s a n d D e v i c e s, K e y L a b o r a t o r y o f M a t e r i a l s f or H i g h-P o w e r L a s e r,S h a n g h a i Institute o f O p t i c s a n d F i n e M e c h a n i c s, C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s, S h a n g h a i 201800, C h i n a;2. C e n t e r o f M a t e r i a l s S c i e n c e a n d O p t o e l e c t r o n i c s E n g i n e e r i n g, U n i v e r s i t y o f C h i n e s e A c a d e m y o f S c i e n c e s, B e i j i n g100049, C h i n a)Abstract: As the key component of optical isolators,magneto-optic(MO)materials play an important role especially in high power laser system to ensure one-way light propagation,protect the laser sources and stabilize the laser output.The recent research progress of the MO materials used in near-infrared high power optical isolators was introduced.The key thermal-optic characteristics of MO materials under high power laser conditions and their effects on device performance were illustrated in detail.The studies and high power performance of several newly developed MO material candidates like TSAG crystal,TAG ceramic,and TGG ceramic were reviewed and compared with the commonly used TGG single crystal and Tb-doped glasses on aspects of Verdet constant,thermal conductivity,magneto-optic figure of merit and so on.Among them,TAG ceramics were discussed emphatically including the effects of ions doping and synthesis technology on its magneto-optic and thermal-optic properties.At last,the newest progress on the study of TAG ceramics was introduced,as well as the收稿日期:2020-10-15;修订日期:2020-l l-19基金项目:中国科学院国际合作重点项目（丨8丨231K Y S B20160005)作者简介:陈杰（1996-)，男，博士生，主要从事高功率磁光材料，突光材料等方面的研究：E m a i l: c h e n j i e2@s i o m.a c.c n导师简介:周圣明（1964-)，男，研究员，博士生导师，主要从事新型磁光、荧光、倍半氧化物透明陶瓷，以及非极性G a N外延衬底铝酸锂晶体等方面的研究E m a i l: z h o u s m@s i o m.a c.c n20201072-1第12期红外与激光工程第49卷application prospect and research trend of MO materials used in the3-5 [in\mid-infrared region.Key words: laser isolators;magneto-optic materials;TAG magneto-optic ceramics;high power thermal depolarization effect;magneto-optic figure of merit;3〜5 |im mid-infrared magnetooptic materials〇引言近年来，高功率全固态激光器和光纤激光器在激光医疗、信息产业、激光加工、空间探测、聚变能源和国防T业等领域的技术应用突飞猛进。

磁光效应与磁光材料

若入射的椭圆偏振光强为 I
0
旋转偏振片P一周，透射光强的变化为：
I I I I M m M
即每隔90度透射光强从极大变为极小，再由极小变为极大,但没有消光位置。
I
M
与I
m
的振动方向垂直。
c. 圆偏振光
(1)圆偏振光在垂直光传播方向的平面上，只有单一的振动矢量，振动矢量的大小不变，振动方向匀速转动，振动矢量(电矢量)的端点描绘成一个圆形轨迹。
2. 光的五种偏振态
光是横波，才有不同的偏振状态
光波的五种偏振态：自然光、线偏振光、部分偏振光、圆偏振光和椭圆偏振光。
a 自然光
(1) 自然光自然光：在垂直光传播方向的平面上，所有方向均有横振动，各个方向的振动幅度均相等，形成如图所示的轴对称振幅分布。（2）自然光通过偏振片后的光强度
自然光通过偏振片后透射光强为入射光强的一半。任何光线通过偏振片后剩下的只是振动沿其透振方向的分量，透射光的强度等于这分量的平方，由于自然光中各振动的对称分布，它们沿任何方向的分量造成的强度I都一样，它等于总强度I0的一半。所以当我们转动P的透振方向时，透射光的强度I并不改变。
直线方程
结论：（1）线偏振光可以分解为两个互相垂直的相位差为 0 或的线偏振光，（2）可以由这两束线偏振光代替这束线偏振光。
(2)振动面与平面偏振光振动面：线偏振光的传播方向与振动方向构成的平面。同一波线上的线偏振光的光振动均处于同一振动面上，又称线偏振光为平面偏振光。线偏振光是偏振程度最强的光，又称线偏振光为全偏振光。
随着p2向不同透射光的强度发生变化当p2处于某一位置时透射光的强度最大由此位置转过90透射光的强度减为零即光线完全被p2偏振片的起偏和检偏性能行时被吸收得较少光可以较多地通过图a振动的电矢量与光轴垂直时被吸收得较多光通过得较少图b偏振片对入射光具有消光和透过的功能偏振片上能透过的振动方向称为透振方向区别于光的传播方向

稀土磁光材料

稀土磁光材料
稀土磁光材料是一类具有特殊光学和磁学性质的材料，其在信息存储、传感器、激光器等领域具有广泛的应用前景。

本文将介绍稀土磁光材料的基本特性、制备方法以及应用前景。

首先，稀土磁光材料具有较强的磁光效应，即在外加磁场的作用下，材料的光
学性质会发生变化。

这种特性使得稀土磁光材料在光存储领域具有重要的应用，可以实现高密度、高速度的信息存储。

同时，稀土元素的特殊能级结构也赋予了这类材料良好的荧光性能，使其在激光器、传感器等领域有着广泛的应用前景。

其次，稀土磁光材料的制备方法多样，常见的包括溶胶-凝胶法、溶剂热法、
共沉淀法等。

这些方法可以制备出不同形貌、不同性能的稀土磁光材料，满足不同领域的需求。

此外，通过控制材料的组成、结构和形貌等参数，还可以调控稀土磁光材料的光学和磁学性质，拓展其在各个领域的应用。

最后，稀土磁光材料在信息存储、传感器、激光器等领域有着广泛的应用前景。

在信息存储方面，稀土磁光材料可以实现超高密度、超快速度的信息存储，有望成为下一代存储介质。

在传感器方面，稀土磁光材料的磁光效应可以实现对微弱磁场的高灵敏度检测，具有重要的应用价值。

在激光器方面，稀土磁光材料的荧光性能使其成为优秀的激光材料，可以应用于激光显示、激光通信等领域。

综上所述，稀土磁光材料具有独特的光学和磁学性质，制备方法多样，应用前
景广阔。

随着科学技术的不断发展，相信稀土磁光材料将会在更多领域展现出其重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。

稀土磁光材料

稀土磁光材料
稀土磁光材料是一种具有特殊磁光性质的材料。

它是由稀土元素和过渡金属组成的合金，这些元素的特殊结构和电子状态使得这种材料具有磁性、光学和电学等多种性质。

稀土磁光材料具有广泛的应用前景，尤其在光存储、光通信和光计算等领域有着重要的应用。

稀土磁光材料具有非常强的磁光效应。

当外加磁场作用于这种材料时，它会发生磁各向异性，从而改变光线的传播方向和偏振状态。

这种磁光效应可以用来实现光存储、光开关和光调制等功能。

此外，稀土磁光材料还具有较高的抗辐照性能，因此可以在高辐照条件下使用。

稀土磁光材料的制备方法主要包括物理气相沉积、化学气相沉积、溶胶凝胶法和电化学沉积等。

其中溶胶凝胶法是一种较为常用的方法。

该方法使用稀土盐和过渡金属盐作为原料，在一定条件下通过水解和缩合反应形成胶体，然后通过热处理得到稀土磁光材料。

这种方法具有制备简单、成本低廉、控制性好等优点。

稀土磁光材料在光存储领域有着广泛的应用。

由于其具有优异的磁光效应和高抗辐照性能，可以用来实现高密度、高速度、长寿命的光存储器件。

在光通信领域，稀土磁光材料可以作为光开关和光调制器件的关键材料，用来实现光信号的传输和控制。

在光计算领域，稀土磁光材料可以用来实现光控制的逻辑运算和量子计算等功能。

稀土磁光材料是一种具有特殊磁光性质的材料，具有广泛的应用前景。

随着科技的发展和需求的增加，稀土磁光材料必将在光电子领域发挥更加重要的作用。