Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Арратуна Р. -> "Оптические вычисления" -> 8

Оптические вычисления - Арратуна Р.

Арратуна Р. Оптические вычисления — М.: Мир, 1993. — 441 c.
Скачать (прямая ссылка): opticheskievichesleniya1993.pdf
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 175 >> Следующая

комбинаций. Обсуждаемые в данной главе искусственные магнитооптические
гранаты состоят из переходных металлов - железа и гадолиния, при этом
часть этих химических элементов замещена висмутом и галли-~ ем. Типичный
состав магнитооптического граната следующий: Gds-^Bis-yGa^O^. Степени
замещения (коэффициенты хну) сильно влияют на магнитные и оптические
свойства и используются для модификации оптических свойств материала, а,
следовательно, оптимального подбора материалов.
Монокристаллические искусственные гранаты выращивают в бульках из
расплава по методу Чохральского. В магнитооптическом модуляторе
используются тонкие (5-10 мкм) пленки гранатов. Тонкие пленки гранатов
выращиваются эпитаксиально на немагнитных гранатовых подложках при
погружении их в жидкий расплавленный материал. Подложки вырезаются из
булек с наращенным материалом и полируются. В настоящее время
стандартными являются подложки размером до
7,5 см (толщиной ~500 нм). Чтобы получить высококачественную
монокристаллическую пленку без внутренних напряжений, необходимо, чтобы
периоды решеток подложки и пленки (обычно 1,246 нм) совпадали. Выполнение
данного условия иногда
Г лава 1. Магнитооптические модуляторы света
19
приводит к усложнению состава подложки, как, например, используемого в
[13] Gd3-vCavGa5-v-2zM.gzZrу+г012 в сочетании с вышеупомянутым
гадолиниево-галлиевым гранатом.
1.3.1. Ферримагнетизм
В магнитооптических модуляторах используются гранатовые пленки
ферримагнитного типа. Ферримагнетизм обусловлен магнитными дипольными
моментами ионов железа и гадолиния, расположенных в определенных узлах
решетки граната (например, ионы Fe3+ - в узлах октаэдра и тетраэдра, a
Gd3+- в узлах додекаэдра). Дипольные моменты, создаваемые спинами
электронов в этих ионах, обусловлены квантовомеханическими силами,
ориентированными параллельно и антипараллельно друг к другу, в сумме
дающими результирующую намагниченность (магнитный момент на единицу
объема) Ms (рис. 1.1) [13].
В дополнение к этому имеется одноосная анизотропия, заставляющая
результирующую намагниченность ориентироваться или параллельно, или
антипараллельно нормали к пленке (рис. 1.1). Анизотропия возникает в
основном в процессе роста вследствие деформации или напряжений в пленке.
В теории магнетизма влияние анизотропии описывают полем анизотропии Ни-
Предполагается, что это фиктивное магнитное поле присутствует в модели
материала вместо физической анизотропии и определяется тем условием, что
оно удерживает намагниченность, ориентированную вдоль выделенной оси с
той же силой, как и анизотропия в реальных материалах. Оно ориентировано
параллельно нормали N к пленке, если намагниченность имеет компоненту,
параллельную нормали, и соответственнопротивоположное направление - в
противном случае (см. рис. 1.1). В зависимости от состава материала поле
анизотропии составляет по порядку величины от 10 до 1000 кА/м [14].
1.3.2. Формирование магнитных доменов
Параллельная или антипараллельная ориентация дипольных моментов в
присутствии одноосной анизотропии вызывает появление замкнутых областей
пленки, намагниченных одинаковым образом. Такая намагниченная область
называется магнитным доменом.
Однако однородно намагниченная пленка, имеющая малую толщину по сравнению
с ее площадью, создает сильное размагничивающее поле HN (рис. 1.4). Если
это поле превышает поле анизотропии Ни, то результирующее поле HN-{-Hh
будет направлено противоположно намагниченности. В результате направление
намагниченности изменяется на обратное. Таким
2'
20
Часть I. Пространственные модуляторы света
образом, пленка будет разделена на некоторое число доменов с
противоположной намагниченностью. Для высококачественного материала в
конечном итоге около половины площади пленки будет занято доменами с
противоположным направлением намагниченности. Так как для очень тонких
магнитооптических пленок, рассматриваемых в данной главе (см. рис. 1.4),
величина HN составляет |//jv| " |MS|, условием спонтанного разбиения в
доменную структуру является неравенство
|/д|<|м5|.
Образование структуры доменов снижает рассеянное поле вне пленки и
локальное размагничивающее поле в пленке. Усредненное по площади А домена
размагничивающее поле
н, = м5 = н, • hsj
Н, = м5 -H5t=M5 .н"
bl " = "Hst
f t ¦ tu * ¦ t
I I I iHst1 I I
1 1 1
i I i
( *1 ¦ ¦ ¦ ¦ | ¦ • ¦
1 / ! ! Т
I I I '1 I
Рис. 1.4. Внутреннее поле и размагничивающее поле. Внутреннее поле в
однородно намагниченном и неограниченном образце (а) с насыщенной
намагниченностью Afs определяется соотношением Hi = Ms. Если из образца
вырезана тонкая пластина (в), намагниченность AIS оставшейся части
образца (б) создает в щели рассеянное поле Hst. Намагниченность Ms в
вырезанной пластине порождает рассеянное поле вне пластины и уменьшенное
внутреннее поле НА Поскольку линейная суперпозиция полей в случаях (б) и
(в) должна давать такое же поле, как в случае (а), внутреннее поле Hi
Предыдущая << 1 .. 2 3 4 5 6 7 < 8 > 9 10 11 12 13 14 .. 175 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed