Bagaimana mengawal cahaya dengan medan magnet

Bagaimana mengawal cahaya dengan medan magnet

V. Belotelov
"Kvant" №1, 2010

Baru-baru ini, idea mewujudkan komputer optik telah menjadi semakin popular. Ia disokong, dalam satu tangan, dengan usaha yang tidak habis-habis untuk kelajuan pengkomputeran yang lebih besar, dan, sebaliknya, dengan keupayaan teknologi moden yang menakjubkan. Untuk memproses dan menghantar maklumat menggunakan cahaya, iaitu, menggunakan foton, perlu mempelajari cara mengurusnya dengan berkesan. Walaupun foton tidak mempunyai muatan elektrik, kehadiran polarisasi – orientasi medan elektromagnetya – memberikan harapan untuk berjaya.

Pertama sekali, mari maju cepat hingga akhir abad ke-19, ke makmal ahli fizik Inggeris hebat Michael Faraday – selepas semua, dari sana sejarah kita mengambil sumbernya.

"Untuk magnetise rasuk cahaya dan menerangi garis medan magnet"

Selama berabad-abad, pelbagai fenomena fizikal yang berkaitan dengan sifat magnetik dan optik media telah dikaji secara bebas. Cahaya telah mengiringi kemanusiaan sejak penubuhannya, dan kemagnetan telah diketahui sejak zaman dahulu kala. Walau bagaimanapun, tidak sampai 1845 M. Faraday membuat eksperimen pertama yang membuktikan hubungan antara fenomena ini.Ini sebahagiannya disebabkan oleh hakikat bahawa, di bawah keadaan biasa, kesan magneto-optik sangat kecil dan penemuan mereka memerlukan intuisi fizikal jenius. Adalah mengejutkan bahawa ini berlaku pada masa ketika tidak ada pemahaman yang jelas tentang sifat sifat magnetik atau sifat fenomena optik dan ketika persamaan Maxwell belum dirumuskan.

"Saya telah lama berpendapat bahawa pelbagai bentuk dan kekuatan bahan sangat dekat dan berkaitan bahawa mereka boleh berubah menjadi satu sama lain. Keyakinan tegas ini mendorong saya untuk melakukan banyak penyelidikan untuk mengetahui hubungan antara cahaya dan elektrik. Bagaimanapun, keputusannya negatif … "- jadi Faraday sendiri mengulas pengalamannya.

"Survei yang tidak berjaya ini tidak dapat menimbulkan keyakinan tegas saya, berdasarkan pertimbangan saintifik. Oleh itu, saya baru-baru ini menyambung semula penyelidikan mengenai prinsip-prinsip yang sangat halus dan ketat, dan pada akhirnya saya berjaya merangsang dan memancarkan sinar cahaya dan menerangi garis medan magnet. "

Dalam kata-kata "Magnetize a beam of light" medan magnet yang disebabkan oleh putaran dari polarisasi cahaya adalah kesan Faraday magneto-optik.Di samping itu, perhatian dan kata-kata menarik perhatian kepada diri mereka sendiri. "Menerapkan garis medan magnet"mengisyaratkan kesan terbalik kemungkinan cahaya pada magnetisme. Dalam eksperimen Faraday fenomena ini tidak dijumpai, tetapi kata-kata ini menunjukkan bahawa ahli fizik yang hebat sebenarnya meramalkannya. Kesan cahaya pada sifat-sifat magnet sesuatu bahan secara teoritis terbukti kemudian. Pada tahun 1960, ahli fizik Soviet L. P. Pitaevskii menunjukkan bahawa cahaya, yang mempunyai polarisasi pekeliling, mampu menonjolkan medium yang menerangi. Kesan ini dipanggil kesan Faraday songsang.

Walaupun kesan Faraday songsang juga mempunyai kepentingan praktikal yang hebat, artikel ini hanya akan berurusan dengan kesan magneto-optik langsung, kerana matlamat kami adalah untuk mengawal cahaya menggunakan medan magnet.

Spin dan polarisasi foton

Ingatlah bahawa kita boleh bercakap tentang alam semula jadi, iaitu cahaya yang tidak dipolarisasi, dan kita juga boleh membezakan tiga keadaan polarisasi utama: polarisasi rata, bulat, dan elips. Dalam kes umum, cahaya terpolarisasi mempunyai polarisasi elips, iaitu lintasan unjuran akhir vektor medan elektrik gelombang ke satah tegak lurus ke arah penyebarannya adalah elips.Dua kes ekstrem polarisasi elips adalah kepentingan praktikal yang paling besar: polarisasi linear, apabila elips merosot menjadi segmen, dan polarisasi bulat, di mana elips menjadi bulatan.

Dari sudut pandangan mekanik kuantum, konsep polarisasi cahaya dikaitkan dengan kehadiran spin dalam foton. Foton, seperti zarah dengan jisim sisa beristirahat, boleh wujud dalam dua keadaan dengan nilai momentum sudut ±ћ (ћ – Pemalar Planck), diarahkan di sepanjang momentum foton. Foton tersebut mempunyai polarisasi bulat: kiri, apabila nombor kuantum m = +1 atau betul bila m = -1. Foton polarisasi elips berada dalam keadaan yang terdiri daripada negeri-negeri dengan m = ± 1; dalam hal polarisasi linier, superposisi keadaan ini adalah sedemikian rupa sehingga unjuran purata momen arah nadi adalah sifar.

Kesan Faraday

Foton keadaan bebas dengan m = +1 dan m = -1 mempunyai tenaga yang sama (kekerapan). Dalam mekanik kuantum, keadaan sedemikian dipanggil degenerasi. Kemerosotan boleh dikeluarkan menggunakan medan magnet luar yang diarahkan di sepanjang vektor gelombang (diandaikan bahawa foton menyebarkan dalam medium dengan indeks biasan n). Dalam komponen medan magnet dengan m = ± 1 akan disebarkan dengan halaju fasa yang berbeza:

Di sini c – kelajuan cahaya n – indeks refraktif medium, a Q – parameter magneto-optik khas. Dalam persekitaran bukan magnet, parameter tersebut Q berkadar dengan medan magnet dan dalam medan tidak terlalu besar (induksi magnet tidak melebihi 200-300 mT) mempunyai nilai tipikal sekitar 10-6-10-4. Dalam bahan ferromagnetik, parameter ini tidak sifar walaupun dalam ketiadaan medan dan mencapai nilai 10-3-10-1. Ia ditentukan oleh medan magnet dalaman, yang dicipta oleh atom dan ion kisi kristal magnet.

Walau bagaimanapun, indeks biasan media secara langsung berkaitan dengan halaju fasa:

Hasilnya, ternyata dalam medium magnet, gelombang dipolarikan mengikut arah jam dan menentangnya dibiasakan dengan cara yang berbeza – satu fenomena birefringence bulat, atau gyrotropy medium, berlaku. Fenomena girotropi dikaitkan dengan kesan Zeeman, iaitu, dengan pemisahan garis penyerapan cahaya dalam medan magnet. Di bawah tindakan gaya Lorentz, frekuensi resonansi putaran elektron di sepanjang bulatan kiri dan kanan dialihkan dalam arah yang berbeza berbanding nilai awal frekuensi semula jadi.Ini, seterusnya, membawa kepada perbezaan dalam indeks biasan untuk gelombang terpolarisasi di sepanjang lingkaran kanan dan kiri. Secara eksperimen, dalam kes ini, kesan Faraday diperhatikan, yang ditunjukkan dalam fakta bahawa cahaya polarisasi pesawat, menyebarkan sepanjang arah magnetisasi, mengalami putaran pesawat polarisasi pada sudut tertentu.

Untuk menerangkan fenomena ini, marilah kita mewakili gelombang polarisasi pesawat sebagai jumlah gelombang terpolarisasi kiri dan kanan. Jika kedua-dua gelombang mempunyai halaju fasa yang sama, maka, penyebaran bersama-sama, mereka menambah dan menghasilkan gelombang yang terpolarisasi datar sepanjang arah tetap. Tetapi jika halaju fasa mereka berbeza, maka semasa penyebaran satu gelombang akan mengatasi yang lain dan satah polarisasi gelombang total secara beransur-ansur berputar – kesan Faraday diperhatikan (Rajah 1). Sudut putaran satah polarisasi radiasi pada keluar dari ferromagnet adalah berkadar dengan parameter magneto-optik Q dan panjang gelombang dalam medium magnet.

Rajah. 1. Ilustrasi skematis kesan Faraday. Imej: "Quant"

Kesan Faraday digunakan secara meluas untuk memerhatikan magnetstruktur dalam filem telus di mana magnetisasi berserenjang atau hampir serenjang dengan permukaan filem. Kesan ini adalah salah satu mekanisme yang paling berkesan untuk mengawal polarisasi cahaya. Ia digunakan secara meluas dalam teknologi laser, sains komputer dan bidang lain. Ia boleh dikatakan bahawa kesan Faraday adalah asas magneto-optik, seksyen optik di mana pengaruh medan magnet pada sifat-sifat optik sesuatu bahan dikaji.

Bersama-sama dengan kesan Faraday, terdapat banyak fenomena magneto-optik yang lain, di antaranya patut disebutkan kesan Kerr. Ini terdiri daripada mengubah ciri-ciri gelombang cahaya apabila refleksi dari media magnetik. Pada masa yang sama, bergantung kepada geometri cahaya kejadian, sama ada polarisasi, atau intensiti, atau keduanya akan berubah.

Dua cara untuk kecemerlangan

Magnetisme menjejaskan cahaya, tetapi tindakan ini biasanya sangat kecil. Tetapi bagaimanakah bolehkah medan magnet mengawal cahaya? Jawapannya nampaknya jelas: kesan magneto-optik mesti entah bagaimana meningkat.

Pada tahun 70-an-80an abad yang lalu, apabila magnetooptik eksperimen mengalami perkembangan pesat, saintis mengikuti jalan memilih komposisi kimia yang optimum.Salah satu bahan magneto-optik yang paling biasa ialah garnet ferrit jarang-bumi dielektrik feromagnet dengan ion bismut. Rumus kimianya adalah RxVi3Fe5O12. Di dalamnya, R menandakan satu atau lebih nadir bumi nadir, dan x menetapkan kepekatan relatif ion-ion bumi dan bismut. Berdasarkan pelbagai eksperimen, komposisi ferrite garnet telah dikenal pasti yang memberikan kesan magneto-optik yang besar dan penyerapan optik yang rendah dalam cahaya inframerah yang kelihatan dan dekat. Contohnya, komposisi ferit filem garnet magnetik Dy0,5Vi2,5Fe5O12 10 μm tebal, ia dapat memutar pesawat polarisasi cahaya merah melalui sudut sekitar 20 °, yang agak sesuai untuk aplikasi yang mungkin. Walau bagaimanapun, dalam mencari komposisi bahan yang sesuai, tepu akhirnya datang, dan kemajuan perlahan.

Mujurlah, terdapat satu lagi pendekatan alternatif yang berkaitan dengan apa yang dipanggil bahan nanostructured optik – media yang sifatnya optik (contohnya, indeks biasan) berubah dalam ruang pada skala kurang daripada beberapa ratus nanometer.Contoh jelas bahan tersebut adalah kristal fotonik.

Kristal fotonik adalah bahan dielektrik berkala atau logam-dielektrik yang bertindak pada gelombang cahaya yang menyebarkan melalui mereka dengan cara yang sama seperti potensi berkala dalam kristal mempengaruhi pergerakan elektron, yang membawa kepada pembentukan band tenaga yang dibenarkan dan dilarang. Oleh kerana idea kristal fotonik adalah berdasarkan kepada fenomena pembelauan dan gangguan, tempoh struktur kristal fotonik harus mengikut urutan panjang gelombang sinaran elektromagnet dalam suatu bahan, iaitu, kira-kira 300 nm untuk bekerja dalam julat cahaya yang boleh dilihat. Satu contoh kristal fotonik satu dimensi ialah struktur multilayer seli lapisan bahan telus dengan dua indeks bias yang berlainan (Rajah 2, a). Sistem lubang selari dalam lapisan dielektrik membentuk kristal fotonik dua dimensi (Rajah 2, b), dan nanospheres padat kuarza adalah kristal fotonik tiga dimensi (Rajah 2, dalam).

Rajah. 2 Satu dimensi (a), dua dimensi (b) dan tiga dimensi (dalam) kristal fotonik. Imej: "Quant"

Apakah bahan nanostructured yang luar biasa dan, khususnya, kristal fotonik? Hakikat bahawa sifat optik mereka – arah, keamatan, dan polarisasi cahaya yang dipantulkan dan dihantar – ditentukan bukan sahaja dan bahkan tidak banyak oleh indeks biasan bahan-bahan yang dibuatnya, tetapi oleh strukturnya. Struktur perkara yang dipilih secara khusus membawa kepada gangguan dan fenomena difraksi, yang mengubah keadaan dengan ketara untuk meneruskan cahaya melalui bahan. Oleh itu, dalam kristal fotonik, zon terlarang muncul – kawasan kekerapan cahaya, di mana cahaya tidak boleh menembusi di dalam kristal fotonik dan benar-benar dipantulkan daripadanya. Penampilan bahan nanostructured sebenarnya membuka arah baru dalam penciptaan media optik. Sifat optik yang diperlukan bahan tidak lagi dicapai dengan memilih komposisi kimia yang optimum (seperti halnya dalam pendekatan lama), tetapi dengan mencipta struktur geometrik atau fasa dengan ukuran ciri tidak melebihi beberapa ratus nanometer. Oleh kerana bahan nanostructured dibuat secara buatan, mereka sering dipanggil metamaterial.

Kristal fotonik magnetik

Jika bahan nanostructured mengandungi bahan-bahan magnet, maka dapat dijangkakan bahawa kesan magneto-optik akan diperhatikan di dalamnya, sama seperti yang terjadi dalam media homogen biasa, tetapi mungkin sedikit diubahsuai. Idea menggunakan bahan-bahan magnet untuk mengawal cahaya dalam kristal fotonik pertama kali dicadangkan pada akhir 1990-an oleh saintis Jepun. Mereka mengkaji kesan Faraday dalam kristal fotonik satu dimensi, yang merupakan filem berbilang lapisan secara berselang-seli berselang-seli oleh yttrium garnet ferrite dan kuarza yang diganti secara bismut. Untuk frekuensi radiasi tertentu dengan parameter struktur yang dipilih secara optimum, peningkatan kesan Faraday lebih daripada 300 kali dijumpai berbanding medium homogen yang serupa.

Pada contoh kes satu dimensi, beberapa jenis kristal fotonik magnetik boleh dibezakan. Pertama sekali, ini adalah sistem piawai yang terdiri daripada gelombang separa berselang-seli (ketebalan bersamaan dengan seperempat gelombang cahaya dalam bahan) magnet (contohnya, yttrium ferrit-garnet tersubstitusi cerium) dan lapisan bukan magnet (contohnya, garam gadolinium-galium).Kristal fotonik sedemikian mempunyai band yang dilarang dengan pusat pada panjang gelombang unjuran, iaitu, mereka tidak menghantar cahaya dengan panjang gelombang di rantau tertentu di sekelilingnya. Dengan reka bentuk panjang gelombang adalah panjang gelombang cahaya di luar kristal, di mana satu perempat daripada panjang gelombang diletakkan di setiap lapisannya. Dalam Rajah 3, a dan b Menunjukkan kebergantungan transmisi dan sudut Faraday untuk kristal fotonik satu dimensi yang ditala kepada jarak dekat inframerah (reka bentuk gelombang panjang 1.55 mikron). Kristal terdiri daripada 30 pasang lapisan magnet dan nonmagnetik. Peningkatan kesan Faraday berlaku di sempadan zon terlarang, iaitu di kawasan panjang gelombang 1.49 μm dan 1.61 μm. Ternyata bahawa pada panjang gelombang ini, halaju cahaya cahaya meningkat secara dramatik. Ini membawa kepada peningkatan masa interaksi gelombang yang berkesan dengan magnetisasi bahan, dan oleh itu kesan Faraday meningkat.

Satu ciri penting resonans pada kekerapan sempadan adalah bahawa maksima laluan dan putaran Faraday praktikal bertepatan. Ini membolehkan penggunaan kristal fotonik sebagai unsur kecil yang memutar pesawat polarisasi pada sudut yang besar.Pemilihan bahan magnetik yang optimum, dimensi geometri dan lokasi mereka akan membolehkan anda mencipta generasi baru alat optik yang dikawal oleh medan magnet. Perlu diingat bukan sahaja inframerah, tetapi juga pelbagai cahaya yang boleh dilihat.

Dalam satu-dimensi kristal fotonik magnetik, adalah mungkin untuk mencipta kecacatan struktur – beberapa kali membalikkan susunan urutan lapisan dan dengan itu mendapatkan satu atau beberapa lapisan dengan ketebalan ganda. Kehadiran kecacatan tersebut membawa kepada kemunculan dalam jurang band fotonik tahap resonansi yang sempit, pada frekuensi di mana petikan cahaya hampir seratus peratus (Gambarajah 3, dalam). Pada masa yang sama, halaju radiasi kumpulan pada resonans ini sekali lagi sangat kecil, dan kesan Faraday meningkat secara mendadak (Rajah 3, g). Oleh itu, adalah mungkin untuk mendapatkan penghantaran puncak lebar yang dikehendaki dan sudut Faraday yang besar. Sebagai contoh, pada panjang gelombang julat inframerah berhampiran, dengan menggunakan bahan photonik tersebut, adalah mungkin untuk mendapatkan sudut putaran polarisasi cahaya sebanyak 45 ° pada jarak hanya 1.5 μm, manakala untuk medium homogen yang sama sudut putaran yang ditentukan dicapai pada jarak 150 kali lebih lagi

Rajah. H. Sifat optik dalam julat inframerah berhampiran kristal fotonik magnetik satu dimensi yang terdiri daripada 30 pasang lapisan magnet dan bukan magnetik dengan tempoh yang ideal (ab) dan dengan kecacatan struktur (dalamg). Imej: "Quant"

Walau bagaimanapun, peningkatan kesan Faraday dalam kristal fotonik pertama kali ditunjukkan oleh saintis Jepun dalam jenis struktur yang berbeza. Ia adalah mikroskop magnetik – lapisan bahan magnet diletakkan di dalam resonator nonmagnetik. Walaupun lebih mudah untuk membuat sistem sedemikian daripada jenis kristal fotonik magnetik yang terdahulu, ia masih menunjukkan hasil yang kurang menarik.

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kristal fotonik magnet multidimensi juga telah mula disiasat. Bekerja dengan sistem sedemikian ketara memperluaskan pelbagai kesan diperhatikan, dan juga membawa kepada aplikasi baru yang menarik. Kajian eksperimental dan teoretikal kristal fotonik magnetik dua dimensi dan tiga dimensi secara aktif dijalankan di negara kita (di Moscow State University dinamakan selepas MV Lomonosov, di AF Ioffe Physico-Technical Institute), serta di Jepun, Australia, Sweden dan sebilangan negara lain.Dalam kebanyakan kes, pelaksanaan eksperimen struktur ini adalah penyelesaian koloid bagi zarah-zarah yang disusun bentuk sfera atau silinder. Contohnya, menghasilkan kristal fotonik koloid dua dimensi, yang terdiri daripada gentian kaca yang disalut dengan nikel. Peningkatan yang ketara dalam kesan Faraday dicatatkan dalam kristal koloid tiga dimensi dari siri kuarza, jurang antara yang dipenuhi dengan cecair magnetik larutan tepu dysprosium nitrat dalam gliserin.

Setakat ini, kita hanya bercakap tentang menguatkan kesan Faraday dalam kristal fotonik. Walau bagaimanapun, perlu diingatkan bahawa kesan magneto-optik lain boleh dipertingkatkan dengan ketara kerana struktur optik yang dipilih khas dari medium. Oleh itu, dengan tangan sampel sampel seperti kristal fotonik hanya beberapa micrometers tebal, seseorang benar-benar boleh mengawal cahaya, pertama sekali mengubah polarisasi.

Magnetooptics dalam perkhidmatan

Sudah tiba masanya untuk bercakap mengenai magneto-optik boleh digunakan. Mari mulakan dengan pemindahan maklumat. Oleh kerana dalam komputer optik bit maklumat dihantar oleh gelombang cahaya,maka untuk pelaksanaannya anda perlu belajar untuk berubah atau, dengan kata lain, untuk memodulasi intensitas cahaya dengan frekuensi tinggi. Di sinilah kesan Faraday yang dipertingkatkan perlu berguna.

Sesungguhnya modulator magneto-optik boleh dianjurkan seperti berikut: susunkan kristal fotonik magnetik dengan parameter magneto-optik yang besar di antara dua polarizers yang melintang pada sudut 45 ° dan menukar magnetisasinya dengan medan magnet luar dalam had sedemikian sehingga sudut putaran pesawat polarisasi juga 45 °. Kemudian pada magnetisasi maksimum, misalnya, sepanjang paksi OX polarisasi cahaya di keluar dari lapisan akan selari dengan arah penghantaran penganalisis, dan hampir semua tenaga cahaya akan melalui modulator. Pada masa yang sama, dengan magnetisasi maksimum lapisan terhadap paksi OX satah polarisasi cahaya akan beralih arah yang bertentangan dan akan berserenjang dengan paksi penganalisis – cahaya akan diserap sepenuhnya. Pada nilai-nilai pertengahan magnetisasi, sudut Faraday akan kurang daripada 45 °, dan hanya sebahagian daripada radiasi akan keluar. Ternyata dengan mengubah medan magnet, dapat mempengaruhi intensitas cahaya yang ditransmisikan.Faktor yang sangat penting adalah kelajuan pensuisan. Bahan magnetik memungkinkan untuk mencapai frekuensi beralih sehingga puluhan gigahertz, yang sepadan dengan masa bertukar urutan pecahan nanodetik. (Sebagai perbandingan, perlu dikatakan bahawa bertukar dalam bahan kristal cair berlaku dalam mikrosecond.)

Untuk secara berkesan dan cepat mengubah keamatan fluks cahaya adalah sangat penting bukan sahaja pada cip fotonik komputer optik masa depan, tetapi juga dalam peranti optik yang lain. Contohnya, berdasarkan kristal fotonik magnetik, anda boleh mencipta sel kecil yang menyampaikan cahaya warna tertentu – merah, biru, atau hijau. Sel-sel tersebut boleh digabungkan menjadi satu sistem dan dari piksel yang dihasilkan mewujudkan projektor monitor atau video (Rajah 4). Menangani medan magnet luar untuk piksel warna, anda boleh mengawal kecerahan warna tertentu dan memberi piksel yang dikehendaki teduhan, membentuk imej warna terang dan tepu.

Rajah. 4 Prinsip projektor video magneto-optik. Tiga kristal fotonik magnetik ditala kepada panjang gelombang biru (470 nm), hijau (540 nm) dan merah (640 nm), dan spektrum transmisi merekaa); skim sel magneto-optik (b); struktur piksel paparan magneto-optik (dalam). Imej: "Quant"

Sekarang kertas elektronik yang disebut semakin popular – monitor fleksibel yang membolehkan anda membaca buku elektronik dan akhbar. Pada masa ini, peranti sedemikian telah muncul yang memberikan imej hitam dan putih. Ternyata medan magnet di sini juga berguna. Seperti yang dikemukakan oleh para saintis Korea yang terkini, kristal fotonik magnetik yang terdiri daripada nanopartikel magnetik dalam mikrosfera polimer boleh membolehkan kita mengambil langkah seterusnya – untuk mencipta kertas elektronik berwarna. Prinsip pengoperasian unsur kristal fotonik seperti ditunjukkan secara skematik dalam Rajah 5. Mikrofera dengan kristal fotonik magnetik di dalamnya boleh berputar dengan bebas, digantung dalam minyak enjin. Sekiranya radiasi jatuh ke arah rantai magnetik (atau pada sudut akut kurang daripada 15 °), maka warna radiasi yang tercermin ditentukan terutamanya oleh jarak antara nanopartikel. Jika, di bawah tindakan medan magnet, zarah itu bertukar sedemikian rupa sehingga rantai zarah magnet berorientasikan dengan tegak ke rasuk cahaya, maka mikrosfera akan menjadi tidak berwarna. Oleh itu,dalam kes ini, medan magnet membantu mengawal warna tidak langsung melalui kesan magneto-optik, tetapi secara tidak langsung dengan mengorek kristal fotonik sekiranya perlu. Pada masa yang sama, kita tidak sepatutnya melupakan kesan Faraday. Adalah mungkin bahawa dalam struktur sedemikian ia akan berguna untuk kesan tambahan pada polarisasi cahaya. Pengaruh medan magnet yang dipertingkatkan pada cahaya boleh digunakan bukan sahaja untuk menukar ciri-ciri cahaya, tetapi juga untuk memantau medan magnet itu sendiri – dalam sensor supersensitif. Ternyata dalam kristal fotonik magnetik dan beberapa bahan magnet berstruktur nano lain (contohnya, dalam filem-filem dielektrik logam berlubang), magnitud dan kedudukan puncak penghantaran resonan sangat sensitif terhadap medan magnet luar. Oleh itu, meletakkan nanostruktur magnetik dalam medan magnet luar, satu dapat, dengan mengukur keamatan cahaya yang ditransmisikan, menilai magnitud dan arah medan.

Rajah. 5 Mikrosfera polimer dengan kristal fotonik di dalam mengubah warna radiasi yang dicerminkan apabila diputar di bawah tindakan medan magnet (a).Mikrofera dua saiz yang berlainan: dalam keadaan "pada", iaitu, orientasi rantaian nanopartikel magnetik dalam kristal fotonik selari dengan garis penglihatan (b, g), dan dalam keadaan "mati", iaitu, orientasi adalah tegak lurus dengan garis pandang (dalam, d). Imej: "Quant"

Rakaman pita

Kami telah membincangkan hanya beberapa aplikasi kesan magneto-optik, yang jauh dari meletihkan semua kemungkinan dan kelebihan kawalan cahaya dengan bantuan medan magnet. Pada masa ini, idea baru sentiasa muncul dan peranti magneto-optik baru sedang dibangunkan. Baru-baru ini, nama khusus untuk bidang penyelidikan ini telah diperkenalkan – perekam pita magnetik, yang juga menunjukkan kaitannya. Ahli matematik Perancis yang terkenal A. Poincaré mencatat bahawa kadang-kadang ia cukup untuk mencipta perkataan baru dan perkataan ini kemudian menjadi pencipta. Rajah. 6 Artis Fantasy – photon micropolis. Image: "Quant" Jadi ia berlaku dengan kristal fotonik: pada tahun 1987 nama itu muncul, dan selepas beberapa tahun, satu penyelidikan yang nyata muncul, membawa kepada penemuan saintifik dan teknikal yang baru.Apa istilah "fotonik magnetik" akan membawa, apa penemuan baru yang menanti kita, apa lagi hubungan antara optik dan kemagnetan yang dapat dicari Faraday akan berguna – masa akan memberitahu. Mungkin terima kasih kepada photonics magnetik bahawa fantasi artis saintifik mengenai subjek nanosemik optik akan menjadi realiti (salah satu daripada fantasi ini ditunjukkan dalam Rajah 6).


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: