Оптические вычисления - Арратуна Р.
Скачать (прямая ссылка):
уменьшено по сравнению с Hi=Ms на величину Hsi. Эта величина называется
размагничивающим полем HN=-Hst. Внутреннее поле _///, таким образом,
рассматривается как результат сложения намагниченности Ms и
размагничивающего поля Ны. Если вырезанная пластина сделана очень тонкой,
величина размагничивающего поля HN приближается к значению М, (в пределе
d-*-0, |Ядг| равняется |MS|).
Глава 1. Магнитооптические модуляторы света
21
(HN)= (1/Л) / HNdA, так же как и средняя Бамагниченность <ЛО=(1/Л) J
ЛМЛГуменьшается почти до нуля (рис. 1.5). На рис. 1.6 показана типичная
микроструктура пленки указанного типа, характеризуемая структурой
полосовых доменов.
Область между магнитными доменами, где намагниченность изменяет свое
направление на обратное, называется доменной стенкой. Для образования
доменных стенок требуется приложение энергии, так как при изменении
направления намагниченности приходится преодолевать квантово-механические
силы. Следовательно, размер доменной стенки не уменьшается до нуля, что
приводило бы к полному исчезновению рассеянного поля и размагничивающего
поля. Размер доменов определяется скорее минимумом соответствующих
энергий магнитных полей: существует энергия стенки доменов и энергия
Попе анизотропии
Намагниченность Ms
: • . 1 ¦ | 1 : 1 1 /i 1 ' : ¦ ¦ ¦ i 1 ' \Л \ 1 ! !1!!!
\ 1 т ". 1 ( 1 ( I * i И " :.Ц:Ь ш
1111 i i i 1 1J i ч 1
I i I
\| Размагничивающее noneHNi .
1 1 1 ill
Доменная стенка
Локальные поля анизотропии
Рис. 1.5. Схема формирования доменов. В однородно намагниченной пленке
(а) величина размагничивающего поля (см. рис. 1.4) приблизительно
равняется намагниченности 1Л4*1: 1ЛЧ " Ш51. Если поле анизотропии \HkI
меньше Ш.1, сильные размагничивающие поля заставляют намагниченность в
половине материала пленки изменить направление на противоположное:
формируется структура доменов с противоположным направлением
намагниченности. В результате уменьшаются величины рассеянного поля извне
пленки и локального размагничивающего поля в пленке. Пленка становится
размагниченной.
22
Часть 1. Пространственные модуляторы света
Рис. 1.6. Полосовые домены в магнитооптической пленке граната. Пленка,
обладающая величиной поля анизотропии, меньшей, чем намагниченность
насыщения Ms, разделена на полосовые домены с типичной шириной в данном
материале в 100 мкм. Домены становятся видимыми при освещении
магнитооптической пленки поляризованным светом.
поля намагниченностей доменов. В предельном случае бесконечно малых
доменов поля намагниченностей взаимно уничтожают друг друга, в то время
как энергия стенок доменов достигает максимума (вся пленка занята
"магнитными" стенками). Если, с другой стороны, пленка однородно
намагничена, то энергия стенки доменов является нулевой, а энергия поля,
определяемого Ms, является максимальной. Равновесное состояние
устанавливается между этими двумя предельными случаями.
1.3.3. Подвод внешнего магнитного поля и петля гистерезиса
1.3.3.1. Случай, когда намагниченность насыщения превышает поле
анизотропии
Картина распределения магнитных доменов, спонтанно возникающих в
магнитооптической пленке при \Hk\<L\Ms\, является не слишком устойчивой.
Малые изменения одной или более соответствующих магнитных сил или
энергий, определяющих состояние равновесия, изменят распределение
доменов.
Следовательно, картина распределения доменов также является
чувствительной к приложенным внешним магнитным полям. Внешнее поле Н,
приложенное по нормали к пленке, благоприятствует магнитным доменам,
намагниченность которых параллельна этому полю, в то время как домены с
противоположной намагниченностью сжимаются и уменьшают свои размеры.
В случае приложения сильного импульсного внешнего поля магнитные стенки
между растущими и сжимающимися домена-
Г лава 1, Магнитооптические модуляторы света
23
ми могут перемещаться весьма быстро. Экспериментально наблюдали скорости
продвижения до Л00 м/с (100 мкм за 1 мкс).
Начиная с размагниченного состояния магнитной пленки, зависимость (М) от
Н является почти линейной функцией (рис. 1.7). При |#|=#s домены с
противоположным направлением намагниченности коллапсируют и полностью
исчезают. Пленка в данном состоянии является однородно намагниченной и
насыщенной. Hs соответственно называют насыщающим полем. Увеличение
приложенного поля более этого значения не вызовет дальнейшего изменения
состояния материала.
Если, с другой стороны, уменьшать поле ниже значения насыщенное состояние
остается стабильным до тех пор, пока Н не станет меньше поля анизотропии,
за вычетом размагничивающего поля (составляющего величину ~MS): |#|< <;
|Hh-Ms\. Тогда состояние намагниченности пленки опять
Рис. 1.7. Петля гистерезиса для случая В отсутствие внешнего
поля размагничивающее поле Нм размагничивает пленку (случай (1)). Для
приложенного внешнего поля Н домены с направлением намагниченности,
противоположным полю Н, сжимаются, а другие растут (случай (2)). При этом
