DE1541842C3 - Magneto-optical detection method - Google Patents

Magneto-optical detection method

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DE1541842C3 DE19661541842 DE1541842A DE1541842C3 DE 1541842 C3 DE1541842 C3 DE 1541842C3 DE 19661541842 DE19661541842 DE 19661541842 DE 1541842 A DE1541842 A DE 1541842A DE 1541842 C3 DE1541842 C3 DE 1541842C3
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum magnetooptischen Nachweis eines magnetischen Feldes oder einer Magnetisierung mit Hilfe des Faraday-Effekts, insbesondere zum Abbilden von normalleitenden und supraleitenden Bereichen und/oder magnetischen Feldern in Supraleitern.The invention relates to a method for the magneto-optical detection of a magnetic field or a magnetization with the help of the Faraday effect, in particular for imaging normal conducting and superconducting areas and / or magnetic fields in superconductors.

Aus »Journal Optical Soc. America«, Bd. 37 (1947), S. 451, und Bd. 38 (1948), S. 483, sind Reflexionsfilter bekannt, die auf Grund ihres Schichtenaufbaues Null-Stellen des Wertes der Reflexion haben.From »Journal Optical Soc. America ", Vol. 37 (1947), p. 451, and Vol. 38 (1948), p. 483, are reflective filters known, which due to their layer structure have zero points of the value of the reflection.

Die magnetooptische Abbildungsmethode von Bereichen und Feldern in Supraleitern ist ein bekanntes Hilfsmittel zum Studium wichtiger Eigenschaften von Supraleitern.The magneto-optical imaging method of areas and fields in superconductors is a well-known one Tools for studying important properties of superconductors.

Die Grundlage der Abbildung ist der nach Faraday benannte Effekt der magnetischen Drehung der Polarisationsebene. Der Effekt tritt auf, wenn linear polarisiertes Licht parallel zur Richtung der Magnetisierung in einen lichtdurchlässigen Körper hindurchtritt, der sich in einem Magnetfeld befindet. Die Größe der Faraday-Drehung ist abhängig von der spezifischen Drehung, vom magnetisierenden Feld und der vom Licht durchsetzten Schichtdicke. Die spezifische Drehung wird durch die sogenannte Verdet-Konstantc charakterisiert. Die magnetooptische Auflösung von Bereichen ist um so besser, je dünner die vom Licht durchsetzte Schicht im Vergleich zur Dicke des Supraleiters ist. Die Faraday-Drehung wächst jedoch proportional zur Schichtdicke und nimmt bei dünnen Schichten sehr stark ab.The basis of the figure is the effect, named after Faraday, of the magnetic rotation of the plane of polarization. The effect occurs when linearly polarized light is parallel to the direction of magnetization passes into a translucent body that is in a magnetic field. The size of the Faraday rotation depends on the specific rotation, the magnetizing field and the Light penetrated layer thickness. The specific rotation is given by the so-called Verdet constantc characterized. The magneto-optical resolution of areas is the better, the thinner the area of light interspersed layer compared to the thickness of the superconductor. However, the Faraday rotation grows proportionally to the layer thickness and decreases very sharply with thin layers.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum magnetooptischen Nachweis eines magnetischen Feldes oder einer Magnetisierung mitThe object of the present invention is to provide a method for the magneto-optical detection of a magnetic field or a magnetization with

ίο Hilfe des Faraday-Effekts aufzufinden, bei dem eine Verstärkung des Faraday-Effekts erreicht wird.ίο help locate the Faraday effect in which one Reinforcement of the Faraday effect is achieved.

Diese Aufgabe wird mit einem wie eingangs angegebenen Verfahren gelöst, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß zum Verstärken der bei Vorhandensein eines Magnetfeldes hervorgerufenen Faraday-Drehung der Polarisationsebene des linear polarisiert einfallenden Lichtes das einfallende Licht in mindestens zwei Anteile aufgespalten wird, von denen einer durch den Faraday-Effekt gedreht (F) und mit dem. anderen nicht-Faraday-gedrehten Anteil (N) gegenphasig zur Interferenz gebracht wird und daß dje Amplitude des nicht-Faraday-gedrehten Anteils (N) kleiner ist als das Doppelte der Amplitude der interferenzfähigen Komponente (F0 cos «) des Faradaygedrehten Anteils (F^, insbesondere der Amplitude dieser Komponente (F0 cos a) etwa gleich ist.This object is achieved with a method as stated at the beginning, which is characterized according to the invention in that to amplify the Faraday rotation of the plane of polarization of the linearly polarized incident light, which is caused in the presence of a magnetic field, the incident light is split into at least two parts, one of which is through rotated the Faraday effect (F) and with the. other non-Faraday-rotated component (N) is brought to interference out of phase and that the amplitude of the non-Faraday-rotated component (N) is less than twice the amplitude of the component capable of interference (F 0 cos «) of the Faraday-rotated component (F ^, in particular the amplitude of this component (F 0 cos a) is approximately the same.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, mit Hilfe eines Interferenzverfahrens die Drehung der Polarisationsebene über den durch das Faraday-Gesetz gegebenen Wert hinaus zu verstärken.The invention is based on the idea, with the help of an interference method, the rotation of the To amplify the plane of polarization beyond the value given by Faraday's law.

Weitere Erläuterungen sowie bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Figuren beschrieben.Further explanations and preferred exemplary embodiments of the invention are provided below Hand of the figures described.

Fällt linear polarisiertes, aus einem Medium mit dem Brechungsindex H1 kommendes, monochromatisches Licht der Amplitude E0 senkrecht auf eine dielektrische, magnetooptische Schicht 1 mit dem Brechungsindex n2 und der Dicke d, die sich auf einem optisch und magnetisch transparenten Trägerplättchen 2 befindet und die von einem Magnetfeld H magnetisiert wird, dann wird ein Teil der Schwingung beim Auftreffen auf die Schichtoberfläche im wesentlichen unbeeinflußt vom Magnetfeld in gewöhnlicher Weise gemäß dem Reflexionskoeffizienten der Fresnelsehen Formeln für senkrechte InzidenzLinearly polarized monochromatic light of amplitude E 0 coming from a medium with refractive index H 1 falls perpendicularly onto a dielectric, magneto-optical layer 1 with refractive index n 2 and thickness d, which is located on an optically and magnetically transparent carrier plate 2 and which is magnetized by a magnetic field H , then a part of the vibration upon impact on the layer surface is essentially unaffected by the magnetic field in the usual manner according to the reflection coefficient of the Fresnel formula for perpendicular incidence

/ιι-,-ηΛ2 1 V "2 + "J / ιι -, - ηΛ 2 1 V "2 + " J

reflektiert. (Siehe Fig. 1. Strahlen sind zur besseren Übersicht schräg statt senkrecht einfallend eingezeichnet. 4 deutet die zu untersuchende Probe an.) Dieser Anteil heißt Normalschwingungreflected. (See Fig. 1. Rays are for the better Overview drawn diagonally instead of vertically. 4 indicates the sample to be examined.) This one The proportion is called normal oscillation

N0 = N 0 =

Der Anteil ^(1 — rt) F^ erfährt beim Durchgang durch die magnetisierte Schicht 1 mit dem Brechungsindex n2 The portion ^ (1 - r t ) F ^ experiences when passing through the magnetized layer 1 with the refractive index n 2

eine Drehung der Schwingungsebene um den Winkel ^ .a rotation of the plane of oscillation by the angle ^.

Erfolgt der magnetooptische Nachweis beim Verfahren gemäß der Erfindung in Reflexion, dann erfährt der Anteil f(\ — r,) E0 nach der Reflexion an der hierzu vorgesehenen Schicht 3 mit dem Brechungsindex n3 gemäß 7"ΐζ"If the magneto-optical detection in the method according to the invention takes place in reflection, then the portion f (\ - r,) E 0 after the reflection at the layer 3 provided for this purpose with the refractive index n 3 according to 7 "ΐζ"

und erneutem Schichtdurchgang eine weitere Drehungand another layer pass another rotation

von gleichem Betrag und Drehsinn. Er erzeugt die Faraday-Schwingung der Amplitudeof the same amount and direction of rotation. It generates the Faraday oscillation of the amplitude

F0 = (I-F 0 = (I-

e'" E0,e '"E 0 ,

il""-'i°> il ""-'i°>

2n, Die durch Interferenz vergrößerte Faraday-Drehung ι/ beträgt: 2n, The Faraday rotation ι / increased by interference is:

deren Schwingungsebene gegenüber der Normalschwingung um den Winkel α gedreht ist. (Vielfachreflexionen sind außer Betracht gelassen.)
Für paramagnetische Stoffe gilt z. B.:
whose plane of oscillation is rotated by the angle α with respect to the normal oscillation. (Multiple reflections are disregarded.)
For paramagnetic substances z. B .:

IOIO

α=Αγ2άα = Αγ2ά

für nicht zu hohe, homogene Felder und zu tiefe Temperaturen. -=■ = Verdet-Konstante.for homogeneous fields that are not too high and temperatures that are too low. - = ■ = Verdet constant.

Schwingungen gleicher Schwingungsebenen und konstanter Phasendifferenzen sind interferenzfähig. Jede Schwingung ist in zwei Schwingungen mit beliebigen, z. B. senkrecht zueinander stehenden Schwirl·; gungsebenen zerlegbar, die Faraday-Schwingung F z. B. in eine Komponente in der Schwingungsebene der Normalschwingung N und eine senkrechte hierzu, wie das in F i g. 2 dargestellt ist.Oscillations of the same oscillation planes and constant phase differences are susceptible to interference. Each oscillation is divided into two oscillations with any, z. B. vertically standing swirls ·; transmission levels can be broken down, the Faraday oscillation F z. B. into a component in the oscillation plane of the normal oscillation N and a perpendicular to it, as shown in FIG. 2 is shown.

1st die einfallende Schwingung E von der FormIf the incident oscillation E is of the form

2525th

E = E0 e' E = E 0 e '

so beträgt an der Grenzfläche Ti1-^n2 die zeitunabhängige Phase der Normalschwingung Nso the time-independent phase of the normal oscillation is N at the interface Ti 1 - ^ n 2

ΨΙΤ— C-"7 + <fo)i ΨΙΤ— C- " 7 + <fo) i

wegen des Phasensprunges π an der Grenzfläche M1 —■♦ M2 für "2 > «1 · Die Phase der Faraday-Schwingung beträgt nach zweifachem Durchgang durch die Schicht mit dem Brechungsindex H2 und einmaligem Phasensprung π an der Grenzfläche M2 —> M3 für M3 > U1 because of the phase jump π at the interface M 1 - ■ ♦ M 2 for "2>« 1 · The phase of the Faraday oscillation is after double passage through the layer with the refractive index H 2 and a single phase jump π at the interface M 2 -> M 3 for M 3 > U 1

..

'fo — 2.-7 'fo - 2.-7

Erfolgt beim Verfahren gemäß der Erfindung die Abbildung in Reflexion, dann wird der optische Lichtweg in der Schicht mit dem Brechungsindex M2 If in the method according to the invention the imaging takes place in reflection, then the optical light path in the layer with the refractive index M 2

zu In2(I = (2m + 1) j , m = 0, 1, 2,3 ... gewählt, so daß die interferierenden Schwingungen gegenphasig sind und sich schwächen. . '■, ■.-. ..'. ^ ·..·,;.'.,; : In F i g. 2 sind die Normalschwingung N0 und die Faraday-Schwingung F0 eingezeichnet. . . ...to In 2 (I = (2m + 1) j, m = 0, 1, 2,3 ... selected so that the interfering oscillations are out of phase and weaken ... '■, ■ .-. ..'. ^ · .. ·,;. '.,; : In Fig. 2 the normal oscillation N 0 and the Faraday oscillation F 0 are shown... ...

..Die Ebenen beider Schwingungen, sind um den Winkel α gegeneinander gedreht. Es ist ersichtlich, daß die Drehung « der Ebene der Faraday-Schwingung durch Jnterferenz der Amplituden Von Normalschwingung JV0 und der ■ entsprechenden Komponente der Faraday-Schwingung F0* auf α' vergrößert werden kann. . .■..'..' ■,..-._.,;...■ .. .'. ■■■:.■ ...,,:■ <-. ■■ ~, ■■■ ·■:■'■■■. . Nach der Interferenz ist die Amplitude der Normalschwingung. JV0" gleich . ; . ,..'..·..The planes of both oscillations are rotated against each other by the angle α. It can be seen that the rotation of the plane of the Faraday oscillation can be increased to α ' by interference of the amplitudes of normal oscillation JV 0 and the corresponding component of Faraday oscillation F 0 *. . . ■ .. '..' ■, ..-._.,; ... ■ ... '. ■■■:. ■ ... ,,: ■ <-. ■■ ~, ■■■ · ■: ■ '■■■. . After the interference, the amplitude is the normal oscillation. JV 0 "same.;., .. '.. ·

NO = N0-F0 cos η = [ ItJ"- (1 - ^)]Jr2 cos «]E0 und die der Faraday-Schwingung F0 gleich / . NO = N 0 - F 0 cos η = [ItJ "- (1 - ^)] Jr 2 cos«] E 0 and that of the Faraday oscillation F 0 is equal to /.

sin 11 sin 11

tgatga

* (1* (1

COS 11 — COS 11 -

\ _ ' ° IF01 cos a \ _ IF 0 1 cos a

Die Verstärkung V The reinforcement V

1 -1 -

1/21/2

(1.— T1)(1.— T 1 )

-1-1

IF01 cos a '■ IF 0 1 cos a '■

ist also im allgemeinen noch von der Faraday-Drehung α selbst abhängig. . In der Näherung dünner Schichten und nicht zu großer Felder (cos « —»1) wird die Verstärkung schichtdickenunabhängig und maximal für !ATI = If] (Amplitudenbedingung). Die Phasenbedingung erlaubt nur diskrete Werte der Schichtdicke der magnetooptischen Schicht, bei denen^ die Phasensprünge, durch Reflexion von JV und F . zu berücksichtigen sind. Die Amplitudenbedingung liefert Beziehungen zwischen den Brechungsindizes der Medien, die die nach dem Verfahren für die Interferenz erforderlichen Reflexionen hervorrufen.is therefore generally still dependent on the Faraday rotation α itself. . In the approximation of thin layers and fields that are not too large (cos «-» 1), the gain is independent of the layer thickness and is a maximum for! ATI = If] (amplitude condition). The phase condition allows only discrete values of the layer thickness of the magneto-optical layer, in which ^ the phase jumps, due to reflection from JV and F. must be taken into account. The amplitude condition provides relationships between the indices of refraction of the media that produce the reflections required by the method for the interference.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zum magnetooptischen Nachweis eines magnetischen Feldes oder einer Magnetisierung mit Hilfe des Faraday-Effekts vorgeschlagen, bei dem transmittierte Faraday-gedrehte Anteile^ und umgelenkte nicht-Faraday-gedrehte Anteile N oder transmittierte, umgelenkte Faraday-gedrehte Anteile F und nicht-Faraday-gedrehte Anteile N gegenphasig zur Interferenz gebracht werden.According to a further development of the invention, a method for magneto-optical detection of a magnetic field or magnetization with the aid of the Faraday effect is proposed, in which transmitted Faraday-rotated components ^ and deflected, non-Faraday-rotated components N or transmitted, deflected Faraday-rotated components F and non-Faraday rotated components N are brought to interference out of phase.

In Fi g. 3 ist das zu untersuchende Magnetikum 1 dargestellt, das zwischen zwei dielektrischen Teilerplatten T1 und T2 angeordnet, ist. Eine senkrecht zur Einfallsebene linear polarisierte Welle E , wird vor dem Magnetikum \ .durch, eine dielektrische Teilerplatte T1 geteilt in E1 und E2. Eine Teilwelle durchläuft das Magnetikum 1 und gelangt als Faraday-Schwingung F mit der an.den Spiegeln Sp1 und Sp2 umgelenkten Normalschwingung JV hinter der.zweiten Teilerplatte T2 zur Interferenz. Auf die gleiche Weise können auch transmittierte, umgelenkte Faraday-gedrehte Anteile Fundnicht-Faraday-gedrehteAnteile ./Vgegenphasig zur Interferenz;gebracht ,werden. \; / i,;;.':,;.;;·■■-, . Die Wirkungsweise der Interferenz ist die gleiche wie sie zum Nachweis ,in .Reflexionen beschrieben worden ist. Die Phasenbedingung kann hier durch Variation der, optischen. Wegdifferenz unter Berücksichtigung der Phasensprünge der reflektierten Schwingung, die Amplitudenbedingung . durch Schwächung der größeren Amplitude der beiden Schwingungen JV* oder Fz. B. mittels eines Polarisators"P erfüllt werden.In Fi g. 3 shows the magnetic material 1 to be examined, which is arranged between two dielectric dividing plates T 1 and T 2 . A perpendicular to the plane of incidence linearly polarized wave E is divided before the Magnetikum \ .by a dielectric divider plate T 1 in E 1 and E. 2 A partial wave passes through the magnetic 1 and arrives as a Faraday oscillation F with the normal oscillation JV deflected to the mirrors Sp 1 and Sp 2 , behind the second divider plate T 2, to interference. In the same way, transmitted, deflected Faraday-rotated components and non-Faraday-rotated components can also be made to interfere in opposite phase. \ ; / i, ;;. ':,;. ; ; · ■■ -,. The mode of action of the interference is the same as it has been described in .reflections for the detection. The phase condition can be changed here by varying the, optical. Path difference taking into account the phase jumps of the reflected oscillation, the amplitude condition. by weakening the larger amplitude of the two oscillations JV * or F, e.g. by means of a polarizer "P".

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zum magnetooptischen Nachweis eines magnetischen Feldes oder einer Magnetisierung mit Hilfe des Faraday-Effekts vorgeschlagen, bei^dem mehrere reflektierte Faraday-gedrehte Anteile F und mehrere reflektierte nicht-.Faraday-gedrehte Anteile N gegenphasig zur Interferenz gebracht.werden.According to another development of the invention, a method for magneto-optical detection of a magnetic field or magnetization with the aid of the Faraday effect is proposed, in which several reflected Faraday-rotated components F and several reflected non-Faraday-rotated components N are in phase opposition to the interference to be brought.

Aus der vorangegangenen Beschreibung ist zu ersehen, daß im Fall der Zweistrahl interferenz undFrom the preceding description it can be seen that in the case of two-beam interference and

90°-Drehung die feldabhängige Faraday-Komponente F = F ■ sin a = (1 - Γι) fr^ £ sin «90 ° rotation the field-dependent Faraday component F = F ■ sin a = (1 - Γι) fr ^ £ sin «

Da T1 <: 1 ist und |e| = 1 gesetzt werden kann, istSince T 1 <: 1 and | e | = 1 can be set is

|F| = ^ sin«.| F | = ^ sin «.

Aus dieser Beziehung geht hervor, daß sich unter Berücksichtigung des Interferenzprinzips die Intensität des Faraday-gedrehten Anteils F außer durch die Faraday-Drehung« durch eine größere Reflexion erhöhen IaBt1 Faraday-Schwingung F und Normalschwingung N werden daher durch phasengleiche Partialwellen, die durch Reflexionen an dielektrischenFrom this relationship, it is apparent that increase in consideration of the interference principle, the intensity of the Faraday rotated fraction F except as by the Faraday rotation "by a larger reflection IABT 1 Faraday oscillation F, and therefore normal mode N are in-phase partial waves caused by reflections of dielectric

τ -Schichten erzeugt werden, auf Amplituden gleicherτ layers are generated on equal amplitudes

GrÖße^verstärkt. Die resultierende Faraday-Schwingung Fb wird mit der resultierenden Normalschwingung NR gegenphasig zur Interferenz gebracht. Unter diesen Bedingungen beträgt die verstärkte Faraday-Drehung auch hier 90°. Die Verstärkung der Faraday-Intensität hängt ab von der Zahl der reflektierenden Grenzflächen. Durch die Ausbildung der Schichten als dielektrische Spiegelsysteme kommt zusätzlich eine wesentliche Verstärkung der Faraday-Drehung durch Vielfachreflexion zustande.Size ^ reinforced. The resulting Faraday oscillation Fb is brought into interference in antiphase with the resulting normal oscillation N R. Under these conditions, the increased Faraday rotation is 90 ° here as well. The amplification of the Faraday intensity depends on the number of reflective interfaces. By designing the layers as dielectric mirror systems, there is also a significant increase in the Faraday rotation due to multiple reflections.

Fig.4 zeigt in Seitenansicht den Aufbau einer Mehrfachschicht-Anordnung. Mit 4 ist die zu untersuchende Probe angedeutet. Auf einer Glasplatte 2 mit niedrigem Brechungsindex, die entspiegelt 5 sein4 shows the structure of a side view Multi-layer arrangement. The sample to be examined is indicated by 4. On a glass plate 2 with a low refractive index that is anti-reflective 5

kann, ist eine Folge von ^ -Schichten aus abwechselndcan is a sequence of alternating ^ layers

hohem 6 und niedrigem 7 Brechungsindex aufgebracht, sogenannter Wechselschichten. Es schließt sich die magnetooptische Schicht 1 an. Ihre optische Dicke beträgt ein ganzzahliges Vielfaches einer ^ -Schicht.high 6 and low 7 refractive index, so-called alternating layers. It closes the magneto-optical layer 1. Their optical thickness is an integral multiple of a ^ layer.

Es folgt ein weiteres System von j -Wechselschichten,Another system of j alternating shifts follows,

das mit der letzten Schicht des ersten Systems beginnt. Die letzte Schicht des Systems besteht aus einer schwachabsorbierenden Schicht 3 mit niedrigem Brechungsindex, die die durchgehende Faraday-Welle absorbiert. Bei einer stark absorbierenden Schicht muß der Phasensprung der reflektierten Welle in der Schichtdicke der vorangehenden '£ -Schicht berücksichtigt werden. Beide Systeme besitzen eine gleiche Anzahl von Grenzflächen, die durch die gleichen Wechselschichten (6, 7) gebildet werden. Die Reflexion am ersten Schichtsystem erzeugt eine Reihe gleichphasiger Normalschwingungen fi?v, die Reflexion am zweiten Schichtsystem eine Reihe gleichphasiger Faraday-Schwingungen Fv. Die resultierende Normal- und Faraday-Schwingung sind gegenphasig. Ihre Amplituden sind wegen der Gleichheit der beiden Schwingungssysteme bezüglich Reflexion gleich. that starts with the last layer of the first system. The last layer of the system consists of a weakly absorbing layer 3 with a low refractive index, which absorbs the Faraday wave passing through. In the case of a strongly absorbing layer, the phase jump of the reflected wave in the layer thickness of the preceding layer must be taken into account. Both systems have the same number of interfaces which are formed by the same alternating layers (6, 7). The reflection on the first layer system generates a series of in-phase normal oscillations fi? v , the reflection on the second layer system is a series of in-phase Faraday oscillations F v . The resulting normal and Faraday oscillation are out of phase. Because of the equality of the two oscillation systems with regard to reflection, their amplitudes are the same.

F i g. 5 erläutert die. magnetooptische Wirkungsweise der Mehrfachschichtanordnung ohne Berücksichtigung von Vielfachreflexionen. Die Anordnung befindet sich im Magnetfeld. Die Amplituden der Normalschwingungen JVV sind gleichphasig und addieren sich algebraisch, desgleichen die Faraday-Schwingungen F„ deren Schwingungsebenen in der magnetooptischen Schicht um den gleichen Winkel gedreht werden. Der Drehwinkel hat. daher den gleichen Betrag wie in einer gleichdicken Schicht 1 ohne Wechselschichten.F i g. 5 explains the. Magneto-optical mode of operation of the multilayer arrangement without taking multiple reflections into account. The arrangement is in the magnetic field. The amplitudes of the normal oscillations JV V are in phase and add up algebraically, as are the Faraday oscillations F, whose planes of oscillation are rotated by the same angle in the magneto-optical layer. The angle of rotation has. therefore the same amount as in a layer 1 of the same thickness without alternating layers.

Die reflektierte Faraday-Intensität und auch dieThe reflected Faraday intensity and so too

Vielfachreflexion wird maximal, wenn der Reflexionsgrad der beiden Wechselschichtsysteme gegen 100% geht. Dieser Reflexionsgrad läßt sich durch eine kleine Anzahl von Wechselschichten erreichen.Multiple reflection becomes maximum when the degree of reflection of the two alternating layer systems approaches 100% goes. This degree of reflection can be achieved with a small number of alternating layers.

In einer Variante der beschriebenen Mehrfachschicht-Anordnung wird außer der Mittelschicht auchIn a variant of the multi-layer arrangement described, in addition to the middle layer,

das untere System der ^ -Wechselschichten zur einen Hälfte aus magnetooptischen Schichten aufgebaut. Dadurch erhalten die einzelnen, aufeinanderfolgenden Faraday-Schwingungen Fv eine wachsende Drehung ur Die Addition der Schwingungen erfolgt dann nicht mehr algebraisch, wie in Fig. 5, sondern vektoriell. Der resultierende Drehwinkel aR ist gegenüber « vergrößert. Diese Vergrößerung der Drehung durch zusätzliche magnetooptische Schichten ist wesentlich, wenn die Mittelschicht aus technologischen Gründenhalf of the lower system of the ^ alternating layers is made up of magneto-optical layers. As a result, the individual, successive Faraday oscillations F v receive an increasing rotation u r. The oscillations are then no longer added algebraically, as in FIG. 5, but rather vectorially. The resulting angle of rotation a R is larger than «. This increase in rotation through additional magneto-optical layers is essential if the middle layer is for technological reasons

nur eine einfache j -Schicht sein kann.can only be a simple j layer.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann auch die Interferenz von Schwingungen, die an metallischen Schichten reflektiert werden, zur Verstärkung von Faraday-Drehung- und Intensität verwendet werden.According to a further embodiment of the invention, the interference of vibrations that occur metallic layers are used to amplify Faraday rotation and intensity will.

Wenn die Bedingungen eingehalten werden, daß Faraday- und Normal - Schwingung gegenphasig schwingen und daß die Amplituden dieser beiden Schwingungen nahezu gleich sind, dann ist die betreffende Schichtanordnung bei NichtVorhandensein eines Magnetfeldes oder einer Magnetisierung nahezu entspiegelt. Diese Bedingungen lassen sich mit jedem Interferenzfilter, das ein Minimum der Reflexion für die Wellenlänge / des zum magnetooptischen Nachweis verwendeten Lichtes besitzt, realisieren, sofern die dielektrische Distanzschicht aus einer magnetooptischen Substanz hergestellt ist.If the conditions are met, that Faraday and normal oscillation are out of phase vibrate and that the amplitudes of these two vibrations are almost equal, then the one in question Layer arrangement in the absence of a magnetic field or magnetization almost anti-reflective. These conditions can be met with any interference filter that has a minimum of reflection for the wavelength / of the light used for magneto-optical detection, if the dielectric spacer layer is made of a magneto-optic substance.

So ist vorzugsweise die dielektrische, magnetooptische Schicht zwischen einem homogenen, teildurchlässigen Spiegel und einem Vollspiegel eingebettet. Der Teilspiegel hat in diesem Fall einenThe dielectric, magneto-optical layer is preferably between a homogeneous, partially transparent layer Mirror and a full mirror embedded. The partial mirror in this case has one

„,.. , ., , 377 a/cm2 ^ „
Flachenwiderstand von etwa —:: . Das System
", ..,.,, 377 a / cm 2 ^"
Surface resistance of about - ::. The system

"Träger"Carrier

ist reflexionsfrei, wenn die optische Dicke der dielektrischen, magnetooptischen Schicht ein ungeradzahliges Vielfaches von j beträgt. ■ r is reflection-free if the optical thickness of the dielectric, magneto-optical layer is an odd multiple of j . ■ r

. : Des weiteren kann die magnetooptische Schicht als Distanzschicht zwischen zwei teildurchlässigen metallischen Schichten in der Art des an sich bekannten Perot-Fabry-Interferometers angeordnet sein. Dieses System hat ein Minimum der Reflexion, wenn die optische Dicke der magnetooptischen Schicht ein ganzzahliges Vielfaches von ^ beträgt.. : Further, the magneto-optical layer can be used as Spacer layer between two partially permeable metallic layers of the type known per se Perot-Fabry interferometer be arranged. This system has a minimum of reflection when the optical Thickness of the magneto-optical layer is an integral multiple of ^.

Diese Reflexionsfreiheit gilt, solange nur Normalschwingungen, d. h. Schwingungen mit gleichen, nichtgedrehten Schwingungsebenen interferieren. Sobald die dielektrische, magnetooptische Schicht von einem Magnetfeld magnetisiert wird, erfolgt die Reflexion einer durch Vielfachreflexion zusätzlich verstärkten Faraday-Komponente.This freedom of reflection applies as long as only normal vibrations, i.e. H. Oscillations with the same, non-rotated Interference levels of vibration. Once the dielectric, magneto-optical layer of a If the magnetic field is magnetized, the reflection takes place which is additionally reinforced by multiple reflections Faraday component.

Das vorgeschlagene Verfahren zum magnetooptischen Nachweis eines magnetischen Feldes oder einer Magnetisierung mit Hilfe des Faraday-Effekts, insbesondere zum Abbilden von normalleitenden undThe proposed method for magneto-optical detection of a magnetic field or a Magnetization with the help of the Faraday effect, in particular for imaging normal conducting and

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum magnetooptischen Nachweis eines magnetischen Feldes oder einer Magnetisierung mit Hilfe des Faraday-Effekts, insbesondere zum Abbilden von normalleitenden und supraleitenden Bereichen und/oder magnetischen Feldern in Supraleitern, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstärken der bei Vorhandensein eines Magnetfeldes hervorgerufenen Faraday - Drehung der Polarisationsebene des linear polarisiert einfallenden Lichtes das einfallende Licht in mindestens zwei Anteile aufgespalten wird, von denen einer durch den Faraday-Effekt gedreht (F) und mit dem anderen nicht-Faraday-gedrehten Anteil (N) gegenphasig zur Interferenz gebracht wird und daß die^ Amplitude des nicht-Faraday-gedrehten Anteils (N) kleiner ist als das Doppelte der Amplitude der interferenzfähigen Komponente (F0 cos α) des Faraday-gedrehten Anteils (F), insbesondere der Amplitude dieser Komponente (F0 cos α) etwa gleich ist.1. A method for the magneto-optical detection of a magnetic field or a magnetization using the Faraday effect, in particular for mapping normal conducting and superconducting areas and / or magnetic fields in superconductors, characterized in that for amplifying the Faraday rotation caused in the presence of a magnetic field the plane of polarization of the linearly polarized incident light, the incident light is split into at least two parts, one of which is rotated by the Faraday effect (F) and is brought to interference with the other non-Faraday-rotated part (N) and that the ^ The amplitude of the non-Faraday-rotated portion (N) is less than twice the amplitude of the interference-capable component (F 0 cos α) of the Faraday-rotated portion (F), in particular the amplitude of this component (F 0 cos α) is approximately the same is. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß reflektierte Faraday-gedrehte Anteile (F) und reflektierte nicht-Faraday-gedrehte Anteile (JV) gegenphasig zur Interferenz gebracht werden (Fig. 1).2. The method according to claim 1, characterized in that reflected Faraday rotated Components (F) and reflected non-Faraday rotated components (JV) brought to interference out of phase (Fig. 1). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß transmittierte Faraday-gedrehte Anteile (F) und umgelenkte nicht-Faraday-gedrehte Anteile (N) oder umgelenkte, transmittierte Faraday-gedrehte Anteile (F) und nicht-Faraday-gedrehte Anteile (N) gegenphasig zur Interferenz gebracht werden (F i g. 3).3. The method according to claim 1, characterized in that transmitted Faraday rotated portions (F) and deflected non-Faraday rotated portions (N) or deflected, transmitted Faraday rotated portions (F) and non-Faraday rotated portions (N ) are brought to interference in antiphase (FIG. 3). 4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere reflektierte Faradaygedrehte Anteile (F) und mehrere reflektierte nicht-Faraday-gedrehte Anteile (N) gegenphasig zur Interferenz gebracht werden (Fig. 4).4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of reflected Faraday rotated Components (F) and several reflected non-Faraday rotated components (N) in phase opposition to Interference are brought (Fig. 4).
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