磁光晶体的研究进展及应用
发布时间：2021-06-27 12:54
随着光通信和高功率激光技术等领域的发展,磁光隔离器得到了越来越广泛的研究和应用,推动了磁光材料尤其是磁光晶体的发展。目前已经发展了多种新型磁光晶体,同时为了满足大功率激光的需求,需要不断提高磁光晶体尺寸和光学品质。本文首先介绍了法拉第磁光效应及应用,然后介绍了稀土正铁氧体、稀土钼酸盐、含铽铌酸盐、钇铁石榴石、含铽石榴石磁光晶体及部分种类磁光陶瓷的研究进展,最后对磁光晶体的未来进行了展望。
【文章来源】：人工晶体学报. 2020,49(02)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
对法拉第磁光效应有贡献的能级分裂
偏振有关型磁光隔离器的基本结构包括起偏器、检偏器、沿轴向的环形永磁铁和磁光材料。磁光材料通常固定在环形磁铁中心,二者共同构成一个45°法拉第旋转器(FR),起偏器和检偏器通光方向夹角为45°。光沿磁场方向正向入射时,从起偏器射出的线偏光穿过FR后,其偏振面旋转45°,之后完全透过检偏器。由于磁光效应具有非互易性,当光线反向入射时,从检偏器射出的线偏光经过FR后,偏振面沿同方向继续旋转45°,此时偏振方向与起偏器夹角为90°,无法通过。如图2(a)所示,经过这样一个过程就实现了正向通过,反向隔离的效果[13]。这种结构在大口径磁光隔离器领域具有不可替代的应用价值,神光Ⅱ第8路和第9路隔离器即采用了这种结构。2016年,张攀政等对其隔离度进行测量,发现可以达到22.8 dB[22]。2.2 偏振无关型磁光隔离器
2012年,Zhuang等通过导模法生长出直径约14 mm的Ga∶YIG晶体(如图3(a)、图3(b)),发现Ga的掺入使晶体在1000～2500 nm波段的透过率增加了5%～15%,同时降低了居里温度[33]。2015年赵一阳等以Ba-B2O3-BaF2为助熔剂,采用助熔剂法与提拉法结合的方式生长出直径约8 mm的YIG晶体(如图3(c))。研究发现,其饱和磁化强度高达28 emu/g,在波长1200～3000 nm范围内透过率高达88%,菲尔德常数很大(在λ=1064 nm处可达515 rad/(m·T))[14]。目前,在增加YIG晶体尺寸的研究上稍有突破,但生长得到的晶体尺寸仍然有限,因此不适宜在大尺寸磁光隔离器上应用。但由于它具备优异的磁学性能,在红外波段极高的透过率和菲尔德常数,在小型磁光隔离器、光纤电流传感器、激光陀螺等领域都有广泛应用[14,13,32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁光透明陶瓷的研究进展[J]. 李江,戴佳卫,潘裕柏. 无机材料学报. 2018(01)
[2]大口径磁光隔离器隔离度单次测量技术[J]. 张攀政,李菁辉,冯滔,王利,张志祥,曹兆栋,周申蕾,马伟新,朱俭. 中国激光. 2016(12)
[3]稀土正铁氧体Sm0.8Tb0.2FeO3单晶的生长及性能（英文）[J]. 赵向阳,满沛文,谢涛,武安华,苏良碧. 无机材料学报. 2016(09)
[4]大尺寸TGG晶体生长与性能研究[J]. 龙勇,石自彬,丁雨憧,王佳,徐扬,付昌禄. 压电与声光. 2016(03)
[5]一种可调节的双级偏振无关光隔离器[J]. 杜伟,郭阳宽,祝连庆,张荫民. 光电子技术. 2015(03)
[6]TGG晶体偏心生长研究[J]. 龙勇,徐扬,石自彬,丁雨憧,王佳,付昌禄. 压电与声光. 2015(02)
[7]大尺寸优质TGG晶体的自动提拉法生长[J]. 陈建彬,林羽,李国辉,陈建珊,滕硕,姚元根. 人工晶体学报. 2014(08)
[8]新型磁光晶体YFeO3的生长与性能[J]. 武安华,申慧,徐家跃,储耀卿,张爱琼,葛增伟. 磁性材料及器件. 2008(05)
[9]磁光材料的典型效应及其应用[J]. 章春香,殷海荣,刘立营. 磁性材料及器件. 2008(03)
[10]高功率全固态激光器研究及应用[J]. 李晋闽. 红外与激光工程. 2007(S1)
博士论文
[1]铽铝石榴石(Tb3Al5O12)基磁光透明陶瓷的制备与性能研究[D]. 戴佳卫.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[2]稀土正铁氧体NdFeO3晶体生长及磁性研究[D]. 王亚彬.上海大学 2013
硕士论文
[1]Tb3Ga5O12磁光陶瓷的制备与性能表征[D]. 王凤.长春理工大学 2017
[2]YIG磁光晶体生长与性能研究[D]. 赵一阳.长春理工大学 2016
[3]Tb3NbO7、Ca2（1-x）Tb3xNb（2-x）O7和Ba3Tb（PO4）3晶体的生长与磁光性能研究[D]. 万琦萍.福州大学 2014
[4]白钨矿型Na2Tb4（MoO4）7与萤石型Tb6MoO12磁光晶体的生长及性能研究[D]. 阮敏.福州大学 2014
[5]LaFeO3磁光晶体的生长与性能研究[D]. 朱雁风.景德镇陶瓷学院 2013
本文编号：3252888
【文章来源】：人工晶体学报. 2020,49(02)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
对法拉第磁光效应有贡献的能级分裂
偏振有关型磁光隔离器的基本结构包括起偏器、检偏器、沿轴向的环形永磁铁和磁光材料。磁光材料通常固定在环形磁铁中心,二者共同构成一个45°法拉第旋转器(FR),起偏器和检偏器通光方向夹角为45°。光沿磁场方向正向入射时,从起偏器射出的线偏光穿过FR后,其偏振面旋转45°,之后完全透过检偏器。由于磁光效应具有非互易性,当光线反向入射时,从检偏器射出的线偏光经过FR后,偏振面沿同方向继续旋转45°,此时偏振方向与起偏器夹角为90°,无法通过。如图2(a)所示,经过这样一个过程就实现了正向通过,反向隔离的效果[13]。这种结构在大口径磁光隔离器领域具有不可替代的应用价值,神光Ⅱ第8路和第9路隔离器即采用了这种结构。2016年,张攀政等对其隔离度进行测量,发现可以达到22.8 dB[22]。2.2 偏振无关型磁光隔离器
2012年,Zhuang等通过导模法生长出直径约14 mm的Ga∶YIG晶体(如图3(a)、图3(b)),发现Ga的掺入使晶体在1000～2500 nm波段的透过率增加了5%～15%,同时降低了居里温度[33]。2015年赵一阳等以Ba-B2O3-BaF2为助熔剂,采用助熔剂法与提拉法结合的方式生长出直径约8 mm的YIG晶体(如图3(c))。研究发现,其饱和磁化强度高达28 emu/g,在波长1200～3000 nm范围内透过率高达88%,菲尔德常数很大(在λ=1064 nm处可达515 rad/(m·T))[14]。目前,在增加YIG晶体尺寸的研究上稍有突破,但生长得到的晶体尺寸仍然有限,因此不适宜在大尺寸磁光隔离器上应用。但由于它具备优异的磁学性能,在红外波段极高的透过率和菲尔德常数,在小型磁光隔离器、光纤电流传感器、激光陀螺等领域都有广泛应用[14,13,32]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]磁光透明陶瓷的研究进展[J]. 李江,戴佳卫,潘裕柏. 无机材料学报. 2018(01)
[2]大口径磁光隔离器隔离度单次测量技术[J]. 张攀政,李菁辉,冯滔,王利,张志祥,曹兆栋,周申蕾,马伟新,朱俭. 中国激光. 2016(12)
[3]稀土正铁氧体Sm0.8Tb0.2FeO3单晶的生长及性能（英文）[J]. 赵向阳,满沛文,谢涛,武安华,苏良碧. 无机材料学报. 2016(09)
[4]大尺寸TGG晶体生长与性能研究[J]. 龙勇,石自彬,丁雨憧,王佳,徐扬,付昌禄. 压电与声光. 2016(03)
[5]一种可调节的双级偏振无关光隔离器[J]. 杜伟,郭阳宽,祝连庆,张荫民. 光电子技术. 2015(03)
[6]TGG晶体偏心生长研究[J]. 龙勇,徐扬,石自彬,丁雨憧,王佳,付昌禄. 压电与声光. 2015(02)
[7]大尺寸优质TGG晶体的自动提拉法生长[J]. 陈建彬,林羽,李国辉,陈建珊,滕硕,姚元根. 人工晶体学报. 2014(08)
[8]新型磁光晶体YFeO3的生长与性能[J]. 武安华,申慧,徐家跃,储耀卿,张爱琼,葛增伟. 磁性材料及器件. 2008(05)
[9]磁光材料的典型效应及其应用[J]. 章春香,殷海荣,刘立营. 磁性材料及器件. 2008(03)
[10]高功率全固态激光器研究及应用[J]. 李晋闽. 红外与激光工程. 2007(S1)
博士论文
[1]铽铝石榴石(Tb3Al5O12)基磁光透明陶瓷的制备与性能研究[D]. 戴佳卫.中国科学院大学(中国科学院上海硅酸盐研究所) 2018
[2]稀土正铁氧体NdFeO3晶体生长及磁性研究[D]. 王亚彬.上海大学 2013
硕士论文
[1]Tb3Ga5O12磁光陶瓷的制备与性能表征[D]. 王凤.长春理工大学 2017
[2]YIG磁光晶体生长与性能研究[D]. 赵一阳.长春理工大学 2016
[3]Tb3NbO7、Ca2（1-x）Tb3xNb（2-x）O7和Ba3Tb（PO4）3晶体的生长与磁光性能研究[D]. 万琦萍.福州大学 2014
[4]白钨矿型Na2Tb4（MoO4）7与萤石型Tb6MoO12磁光晶体的生长及性能研究[D]. 阮敏.福州大学 2014
[5]LaFeO3磁光晶体的生长与性能研究[D]. 朱雁风.景德镇陶瓷学院 2013
本文编号：3252888
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