RU2098856C1 - Magnetooptical element - Google Patents

Magnetooptical element Download PDF

Info

Publication number
RU2098856C1
RU2098856C1 RU93003889A RU93003889A RU2098856C1 RU 2098856 C1 RU2098856 C1 RU 2098856C1 RU 93003889 A RU93003889 A RU 93003889A RU 93003889 A RU93003889 A RU 93003889A RU 2098856 C1 RU2098856 C1 RU 2098856C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
element according
garnet
magneto
substrate
optical material
Prior art date
Application number
RU93003889A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93003889A (en
Inventor
В.В. Рандошкин
Original Assignee
Товарищество с ограниченной ответственностью "Рандошкин лимитед"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Товарищество с ограниченной ответственностью "Рандошкин лимитед" filed Critical Товарищество с ограниченной ответственностью "Рандошкин лимитед"
Priority to RU93003889A priority Critical patent/RU2098856C1/en
Publication of RU93003889A publication Critical patent/RU93003889A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2098856C1 publication Critical patent/RU2098856C1/en

Links

Landscapes

  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

FIELD: applied magnetooptics, devices based on magnetooptical Faraday effect. SUBSTANCE: invention can be used in industry in magnetooptical devices of type of flaw detectors, reading heads, spatial-time light modulators, switches, deflectors and other magnetooptical devices employing mechanism of motion of magnetization. Magnetooptical element is manufactured from ferrite-garnet and has at least one rare-earth fast-relaxing ion and corresponds to chemical formula RxAyFeuMvO12., where A is nonmagnetic and/or slow- relaxing magnetic ion; M is nonmagnetic ion. Substitutes are as such x≅3,y≅3,и≅5,v≅3.. Ferrite-garnet has point of compensation of moment of pulse within temperature range where magnetic ordering takes place near which relation
Figure 00000001
is realized, where Ms is summary magnetic moment of all slow-relaxing magnetic ions; Mf is summary magnetic moment of all fast-relaxing magnetic ions. EFFECT: increased stability of operational characteristics. 36 cl

Description

Изобретение относится к прикладной магнитооптике, в частности, к устройствам на основе магнитооптического эффекта Фарадея и промышленно применимо в магнитооптических устройствах типа дефектоскопов, головок для считывания информации с магнитного носителя, пространственно-временных сменных модуляторов света, переключателей, дефлекторов и других магнитооптических устройствах, в которых используются механизмы движения намагниченности. The invention relates to applied magneto-optics, in particular, to devices based on the magneto-optical Faraday effect and is industrially applicable in magneto-optical devices such as flaw detectors, heads for reading information from a magnetic medium, spatio-temporal interchangeable light modulators, switches, deflectors and other magneto-optical devices, in which The mechanisms of magnetization motion are used.

Известен магнитооптический элемент на основе феррит-граната состава Gd0,2Y2,8Fe5O12 /1/. Недостатком этого элемента является низкое быстродействие, поскольку в указанном материале не реализуются быстродействующие механизмы движения намагниченности.Known magneto-optical element based on ferrite garnet composition Gd 0.2 Y 2.8 Fe 5 O 12/1 /. The disadvantage of this element is the low speed, since the high-speed magnetization movement mechanisms are not implemented in the indicated material.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является известный магнитооптических элемент, содержащий по крайней мере один слой из магнитооптического материала со структурой граната, в состав которого входит по крайней мере один быстрорелаксирующий редкоземельный элемент R и железо /2/. Недостатком прототипа, содержащего феррит-гранат состава (Tm, Bi)3(Fe, Ga)5O12, является низкое быстродействие из-за невысокой скорости доменных стенок, составляющей 0,72 м/с.The closest technical solution to the claimed is a known magneto-optical element containing at least one layer of magneto-optical material with a garnet structure, which includes at least one quick-relaxing rare-earth element R and iron / 2 /. The disadvantage of the prototype containing ferrite garnet composition (Tm, Bi) 3 (Fe, Ga) 5 O 12 is the low speed due to the low speed of the domain walls of 0.72 m / s.

Целью изобретения является повышение быстродействия магнитооптического элемента. The aim of the invention is to increase the speed of the magneto-optical element.

Поставленная цель достигается тем, что известный магнитооптический элемент, содержащий по крайней мере один слой из магнитооптического материала со структурой граната, в состав которого входит по крайней мере один быстрорелаксирующий редкоземельный элемент R и железо, соответствует химической формуле RxAyFeuMvO12, где A по крайней мере один немагнитный и/или медленнорелаксирующий магнитный ион, M - немагнитный ион, x ≅3, y ≅ 3, u ≅5, v ≅3, причем щи температуре T, в K, удовлетворяющей условию 0 ≅T ≅TN, где TN температура Нееля магнитооптического материала, выполняется соотношение |Mм+ Mб|/|Mм|>>1, где MM суммарный магнитный момент всех медленнорелаксирующих магнитных ионов, Ma суммарный магнитный момент всех быстрорелаксирующих магнитных ионов.This goal is achieved in that the known magneto-optical element containing at least one layer of magneto-optical material with a garnet structure, which includes at least one quick-relaxing rare-earth element R and iron, corresponds to the chemical formula R x A y Fe u M v O O 12 , where A is at least one non-magnetic and / or slow-relaxing magnetic ion, M is a non-magnetic ion, x ≅ 3, y ≅ 3, u ≅ 5, v ≅ 3, moreover, at a temperature T, in K, satisfying the condition 0 ≅ T ≅T N , where T N is the Néel temperature of the magneto-optical m of the series, the relation | M m + M b | / | M m | >> 1 holds, where M M is the total magnetic moment of all slow-relaxing magnetic ions, M a is the total magnetic moment of all fast-relaxing magnetic ions.

В частности, магнитооптический элемент может дополнительно содержать подложку, на которую нанесен слой из магнитооптического материала со структурой граната, при этом подложка может быть прозрачной и/или монокристаллической. Монокристаллическая подложка может быть выполнена со структурой граната, из фианита или сапфира. Например, подложка может быть выполнена из гадолиний-галлиевого, самарий-галлиевого, неодим-галлиевого, кальций-ниобий-галлиевого, гадолиний-кальций-магний-цирконий-галлиевого, гадолиний-скандий-галлиевого гранатов, при этом она может иметь ориентацию /111/, /110/, /210/ или /211/, а слой из магнитооптического материала может быть выполнен в виде эпитаксиальной пленки. In particular, the magneto-optical element may further comprise a substrate on which a layer of a magneto-optical material with a garnet structure is applied, the substrate may be transparent and / or single-crystal. The single-crystal substrate can be made with a garnet structure made of cubic zirconia or sapphire. For example, the substrate may be made of gadolinium-gallium, samarium-gallium, neodymium-gallium, calcium-niobium-gallium, gadolinium-calcium-magnesium-zirconium-gallium, gadolinium-scandium-gallium garnets, while it may have an orientation / 111 /, / 110 /, / 210 / or / 211 /, and the layer of magneto-optical material can be made in the form of an epitaxial film.

Подложка также может быть выполнена из стекла или полиметилметакрилата, а слой из магнитооптического материала может быть выполнен в виде поликристаллической или аморфной пленки. The substrate can also be made of glass or polymethylmethacrylate, and the layer of magneto-optical material can be made in the form of a polycrystalline or amorphous film.

В частности, слой из магнитооптического материала может быть выполнен в виде висмут-содержащего феррит-граната. In particular, a layer of magneto-optical material can be made in the form of a bismuth-containing ferrite garnet.

В частности, слой из магнитооптического материала может быть выполнен из феррит-граната состава RxLnyFeuMvO12, где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr, Ln Lu, V, La и/или Bi, M Ga, Al, Sc и/или In, при этом феррит-гранат может быть выполнен состава RxBiyFeuMvO12.In particular, a layer of magneto-optical material can be made of ferrite garnet of the composition R x Ln y Fe u M v O 12 , where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr, Ln Lu , V, La and / or Bi, M Ga, Al, Sc and / or In, while the ferrite garnet can be made of the composition R x Bi y Fe u M v O 12 .

В частности, слой из магнитооптического материала может быть выполнен из феррит-граната состава RxLny-zCazFeuMv-zMezO12, где R Tm, Yb Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr, Ln Lu, Y, La и/или Bi, M Ga, Al, Sc и/или In, Me Ge и/или Si, z ≅1,5.In particular, a layer of magneto-optical material can be made of ferrite garnet of the composition R x Ln yz Ca z Fe u M vz Me z O 12 , where R Tm, Yb Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr , Ln Lu, Y, La and / or Bi, M Ga, Al, Sc and / or In, Me Ge and / or Si, z ≅ 1.5.

В частности, слой из магнитооптического материала может быть выполнен из феррит-граната состава RxLny-zCazFeu-zMezO12, где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr, Ln Lu, Y, Bi и/или La, Me Ge и/или Si, z ≅1,5.In particular, a layer of magneto-optical material can be made of ferrite garnet of the composition R x Ln yz Ca z Fe uz Me z O 12 , where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr, Ln Lu, Y, Bi and / or La, Me Ge and / or Si, z ≅ 1.5.

В частности, слой из магнитооптического материала может быть выполнен иэ гадолиний-содержащего феррит-граната. In particular, a layer of magneto-optical material can be made of gadolinium-containing ferrite garnet.

В частности, гадолинийсодержащий феррит-гранат может быть выполнен состава RxLny-p-zGdpCazFeuMv-z MezO12, RxLny-pGdpFeuMvO12 или RxLny-z-pGdpCazFeu-zMezO12, где R Tm, Yb, Er,Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr, Ln Lu, Y, La и/или Bi, M Ga, Al, Sc и/или In, Me Ge и/или Si, z ≅ 1,5, p ≅2,8.In particular, gadolinium- containing ferrite garnet can be made of the composition R x Ln ypz Gd p Ca z Fe u M vz Me z O 12 , R x Ln yp Gd p Fe u M v O 12 or R x Ln yzp Gd p Ca z Fe uz Me z O 12 , where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr, Ln Lu, Y, La and / or Bi, M Ga, Al, Sc and / or In, Me Ge and / or Si, z ≅ 1.5, p ≅ 2.8.

В частности, слой из магнитооптического материала может быть выполнен из ванадий-содержащего феррит-граната. In particular, a layer of magneto-optical material can be made of vanadium-containing ferrite garnet.

В частности, ванадийсодержащий феррит-гранат может быть выполнен состава RxLny-2qCa2qFeu-qVqMvO12, RxLny-2q-rCa2q+rFeu-q-rVq MerO12 или RxLny-z-2qGdzCa2qFeu-qVq MvO12, где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr, Ln Lu, Y, La и/или Bi, M Ga, Al, Sc и/или In, Me Ge и/или Si, q ≅0,7, r ≅0,7, z ≅1,5.In particular, vanadium-containing ferrite garnet can be made of the composition R x Ln y-2q Ca 2q Fe uq V q M v O 12 , R x Ln y-2q-r Ca 2q + r Fe uqr V q Me r O 12 or R x Ln yz-2q Gd z Ca 2q Fe uq V q M v O 12 , where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr, Ln Lu, Y, La and / or Bi , M Ga, Al, Sc and / or In, Me Ge and / or Si, q ≅ 0.7, r ≅ 0.7, z ≅ 1.5.

В частности, магнитооптический элемент может содержать, по крайней мере, два последовательно нанесенных слоя из магнитооптического материала, причем соотношение |Mм+ Mб|/|Mм|>>1 выполняется в соседних слоях при разных температурах, различающихся на величину ΔT, при этом величина ΔT может удовлетворять соотношению |ΔT| /TN<1.In particular, the magneto-optical element may contain at least two successively deposited layers of magneto-optical material, and the ratio | M m + M b | / | M m | >> 1 is performed in adjacent layers at different temperatures, differing by ΔT, in this case, ΔT can satisfy the relation | ΔT | / T N <1.

Суть изобретения состоит в следующем. В феррит-гранате, соответствующем химической формуле RxAyFeuMvO12 и содержащем, по крайней мере, один быстрорелаксирующий редкоземельный элемент R, при температуре T, при которой выполняется соотношение 2Mм+ Mб|/|Mм|>>1 то есть в состоянии, близком к компенсации момента импульса, резко возрастает эффективное значение гиромагнитного отношения и как следствие предельная скорость доменных стенок и скорость вращения намагниченности, которые пропорциональны гиромагнитному отношению. Это обеспечивает повышение быстродействия магнитооптического элемента.The essence of the invention is as follows. In a ferrite garnet corresponding to the chemical formula R x A y Fe u M v O 12 and containing at least one rapidly relaxing rare-earth element R, at a temperature T at which the ratio 2M m + M b | / | M m | >> 1 that is, in a state close to compensation of the angular momentum, the effective value of the gyromagnetic ratio sharply increases and, as a result, the limiting velocity of the domain walls and the rotation speed of the magnetization, which are proportional to the gyromagnetic ratio. This provides increased performance magneto-optical element.

К числу быстрорелаксирующих, в частности, относятся следующие магнитные ионы: Tm3+, Yb3+, Er3+, Ho3+, Dy3+, Tb3+, Eu3+, Pr3+, Nd3+, Fe2+ и Fe4+. К числу медленнорелаксирующих магнитных ионов относятся Fe3+ и Gd3+.Among the fast-relaxing ones, in particular, are the following magnetic ions: Tm 3+ , Yb 3+ , Er 3+ , Ho 3+ , Dy 3+ , Tb 3+ , Eu 3+ , Pr 3+ , Nd 3+ , Fe 2 + and Fe 4+ . Slow-relaxing magnetic ions include Fe 3+ and Gd 3+ .

Дополнительно быстродействие можно повысить, если в магнитооптическом элементе наводится орторомбическая анизотропия, то может иметь место, если феррит-гранат содержит европий, одновременно иттрий и висмут или гадолиний и висмут. Additionally, the performance can be increased if orthorhombic anisotropy is induced in the magneto-optical element, then it can occur if the ferrite garnet contains europium, yttrium and bismuth, or gadolinium and bismuth at the same time.

На подложках со структурой граната, из фианита, сапфира, стекла и полиметилметакрилата магнитооптический материал можно наносить в виде поликристаллических или аморфных пленок с помощью распыления или методом пиролиза. В случае подложек из немагнитных гранатов магнитооптический материал можно получать в виде эпитаксиальных пленок методом жидкофазной эпитаксии. В этих монокристаллических пленках наводится достаточно сильная одноосная магнитная анизотропия, если в их состав входят два редкоземельных элементах с разным ионным радиусом либо висмут и редкоземельный элемент, при этом вектор намагниченности в пленке ориентируется перпендикулярно ее плоскости; если одноосная магнитная анизотропия мала либо наводится анизотропия типа "легкая плоскость" вектора намагниченности ориентируются в плоскости пленки. Наибольшая одноосная анизотропия наводится при ориентации подложки /111/, а при ориентации /110/, /210/ и /211/ может наводиться орторомбическая анизотропия. On substrates with a garnet structure made of cubic zirconia, sapphire, glass and polymethyl methacrylate, magneto-optical material can be applied in the form of polycrystalline or amorphous films by spraying or pyrolysis. In the case of substrates of non-magnetic garnets, magneto-optical material can be obtained in the form of epitaxial films by liquid-phase epitaxy. In these single-crystal films, a sufficiently strong uniaxial magnetic anisotropy is induced if they include two rare-earth elements with different ionic radii or bismuth and a rare-earth element, while the magnetization vector in the film is oriented perpendicular to its plane; if the uniaxial magnetic anisotropy is small or the anisotropy of the “easy plane” type is induced, the magnetization vectors are oriented in the film plane. The greatest uniaxial anisotropy is induced with the orientation of the substrate / 111 /, and with the orientation / 110 /, / 210 / and / 211 /, orthorhombic anisotropy can be induced.

Для обеспечения компенсации момента импульса ионы железа в структуре граната замещают немагнитными ионами в тетраэдрической подрешетке. Наибольший уровень замещения требуется при использовании для этой цели ионов алюминия, затем галлия, поскольку часть этих ионов входит в октаэдрическую подрешетку. Меньший уровень замещения железа требуется при использовании четырехвалентных ионов германия и кремния, а также пятивалентных ионов ванадия, однако в этих случаях в додекаэдрическую подрешетку необходимо для зарядовой компенсации вводить ионы кальция, причем в случае ванадия их требуется вдвое больше. To provide compensation for the angular momentum, iron ions in the garnet structure are replaced by nonmagnetic ions in the tetrahedral sublattice. The highest level of substitution is required when aluminum ions are used for this purpose, then gallium, since some of these ions enter the octahedral sublattice. A lower level of iron substitution is required when using tetravalent ions of germanium and silicon, as well as pentavalent vanadium ions, however, in these cases, calcium ions must be introduced into the dodecahedral sublattice for charge compensation, and in the case of vanadium, they require twice as much.

Уменьшить уровень замещения железа, необходимый для обеспечения компенсации момента импульса, можно, если в додекаэдрическую подрешетку вводить медленнорелаксирующие магнитные ионы гадолиния. It is possible to reduce the level of iron substitution necessary to provide compensation for the angular momentum if slow-relaxing magnetic gadolinium ions are introduced into the dodecahedral sublattice.

Выбор конкретного быстрорелаксирующего магнитного иона, немагнитного иона, входящего в ту или иную подрешетку граната, определяется не только условием обеспечения зарядовой компенсации, но и необходимостью согласования параметров решеток пленки и подложки при использовании жидкофазной эпитаксии, заданными значениями параметров феррит-граната: магнитной анизотропии, намагниченности насыщения, размера доменов, параметра затухания, значений температур компенсации магнитного момента и момента импульса, температуры Нееля и др. В частности, где использовании в магнитооптическом элементе управляющих токовых структур из высокотемпературного сверхпроводника необходима, чтобы температура компенсации момента импульса равнялась рабочей температуре, т.е. ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние. The choice of a specific fast-relaxing magnetic ion, a non-magnetic ion, which is part of a garnet sublattice, is determined not only by the condition of providing charge compensation, but also by the need to match the lattice parameters of the film and the substrate when using liquid-phase epitaxy, given values of the ferrite garnet parameters: magnetic anisotropy, magnetization saturation, domain size, attenuation parameter, temperature values of compensation of magnetic moment and angular momentum, Néel temperature, etc. In particular where it is necessary to use control current structures made of a high-temperature superconductor in a magneto-optical element so that the temperature of the momentum compensation is equal to the operating temperature, i.e. below the transition temperature to the superconducting state.

Одновременное обеспечение в магнитооптическом материале компенсации момента импульса и орторомбической магнитной анизотропии повышает термостабильность динамических свойств феррит-граната. Дополнительно термостабильность можно повысить, используя композиционно-модулированный магнитооптический материал, где чередуются слои с разной температурой компенсации момента импульса, причем эти температуры должны быть достаточно близки. The simultaneous provision in the magneto-optical material of compensation of the angular momentum and orthorhombic magnetic anisotropy increases the thermal stability of the dynamic properties of ferrite garnet. In addition, thermal stability can be improved by using a compositionally modulated magneto-optical material, where layers with different temperature compensation of the angular momentum alternate, and these temperatures should be fairly close.

Пример 1. На стеклянные подложки методом пиролиза наносили поликристаллические пленки состава Ho1Bi2Fe3,6Ga1,4O12. Время перемагничивания этих пленок не превышало 5 нс, а температура Нееля составляла 130oC.Example 1. Polycrystalline films of the composition Ho 1 Bi 2 Fe 3.6 Ga 1.4 O 12 were applied to glass substrates by pyrolysis. The magnetization reversal time of these films did not exceed 5 ns, and the Néel temperature was 130 o C.

Пример 2. На подложках из гадолиний-галлиевого граната с ориентацией /III/ методом жидкофазной эпитаксии выращивали пленки состава Gd1,0Tm0,5Ho0,7Bi0,8Fe4,2 Ga0,8-kAlkO12. Скорость движения в этих магнитоодноосных пленках достигала 1200 м/с, а температура Нееля 168oC.Example 2. On the substrates of gadolinium-gallium garnet with orientation / III / by the method of liquid phase epitaxy, films of the composition Gd 1.0 Tm 0.5 Ho 0.7 Bi 0.8 Fe 4.2 Ga Ga 0.8-k Al k O were grown 12 . The speed of motion in these magnetically uniaxial films reached 1200 m / s, and the Neel temperature was 168 o C.

Пример 3. На подложках из гадолиний-кальций-магний-цирконий-галлиевого граната с ориентацией /110/ методом жидкофазной эпитаксии выращивали пленки состава Eu1Gd1Bi1Fe4,3Ga0,7O12, в которых скорость доменных стенок, достигающая 1400 м/с, в диапазоне температур шириной 100oC изменялась не более чем на 20% а температура Нееля превышала 200oC.Example 3. On substrates of gadolinium-calcium-magnesium-zirconium-gallium garnet with the orientation / 110 / by the method of liquid phase epitaxy, films of the composition Eu 1 Gd 1 Bi 1 Fe 4.3 Ga 0.7 O 12 were grown, in which the velocity of the domain walls reaching 1400 m / s, in the temperature range with a width of 100 o C changed by no more than 20% and the Néel temperature exceeded 200 o C.

Пример 4. На подложках из гадолиний-галлиевого граната с ориентацией /111/ методом жидкофазной эпитаксии последовательно наносили слои феррит-граната, чередуя условия синтеза. В полученных композиционно-модулированных пленках скорость доменных стенок превышала 1000 м/с в диапазоне температур шириной 90oC, тогда как в однородных пленках состава Bi1,5Tm1,5Fe3,5Ga1,5, выращенных из того же раствора расплава этот температурный диапазон составлял 27oC.Example 4. On substrates of gadolinium-gallium garnet with orientation / 111 / by the method of liquid phase epitaxy, layers of ferrite garnet were successively deposited, alternating synthesis conditions. In the obtained composite modulated films, the velocity of the domain walls exceeded 1000 m / s in the temperature range 90 ° C wide, whereas in homogeneous films of the composition Bi 1.5 Tm 1.5 Fe 3.5 Ga 1.5 grown from the same solution melt, this temperature range was 27 o C.

Пример 5. На подложках из неодим-галлиевого граната с ориентацией /III/ методом жидкофазной эпитаксии выращивали пленки состава Gd0,8Lu0,5Eu1,0Ca0,7Fe4,1 Ga0,55 V0,35O12. Температура Нееля составила 190oC, а скорость доменных стенок в точке компенсации момента импульса 1600 м/с.Example 5. On the substrates of neodymium-gallium garnet with orientation / III / by the method of liquid phase epitaxy, films of the composition Gd 0.8 Lu 0.5 Eu 1.0 Ca 0.7 Fe 4.1 Ga 0.55 V 0.35 O were grown 12 . The Neel temperature was 190 o C, and the velocity of the domain walls at the point of compensation of the angular momentum was 1600 m / s.

Claims (36)

1. Магнитооптический элемент, содержащий по крайней мере один слой из магнитооптического материала со структурой граната, в состав которого входит по крайней мере один быстрорелаксирующий редкоземельный элемент R и железо, отличающийся тем, что он соответствует химической формуле
RxAyFeuMvO12,
где A по крайней мере один немагнитный и/или медленнорелаксирующий магнитный ион;
М немагнитный ион;
x ≅ 3;
y ≅ 3;
u ≅ 5;
v ≅ 3,
причем при температуре Т К, удовлетворяющей условию
0 < Т < ТN,
где TN температура Нееля магнитооптического материала, выполняется соотношение |Mм+ Mб|/|Mм|>>1,
где Мм суммарный магнитный момент всех медленнорелаксирующих магнитных ионов;
Мб суммарный магнитный момент всех быстрорелаксирующих магнитных ионов.
1. Magneto-optical element containing at least one layer of magneto-optical material with a garnet structure, which includes at least one quick-relaxing rare-earth element R and iron, characterized in that it corresponds to the chemical formula
R x A y Fe u M v O 1 2 ,
where A is at least one non-magnetic and / or slow-relaxing magnetic ion;
M non-magnetic ion;
x ≅ 3;
y ≅ 3;
u ≅ 5;
v ≅ 3,
moreover, at a temperature T K satisfying the condition
0 <T <T N ,
where T N is the Néel temperature of the magneto-optical material, the relation | M m + M b | / | M m | >> 1
where M m is the total magnetic moment of all slow-relaxing magnetic ions;
M b is the total magnetic moment of all rapidly relaxing magnetic ions.
2. Элемент по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит подложку, на которую нанесен слой из магнитооптического материала со структурой граната. 2. An element according to claim 1, characterized in that it further comprises a substrate on which a layer of magneto-optical material with a garnet structure is applied. 3. Элемент по п.2, отличающийся тем, что подложка выполнена прозрачной. 3. The element according to claim 2, characterized in that the substrate is made transparent. 4. Элемент по пп. 2 и 3, отличающийся тем, что подложка выполнена монокристаллической. 4. The item according to paragraphs. 2 and 3, characterized in that the substrate is single-crystal. 5. Элемент по п.4, отличающийся тем, что подложка выполнена со структурой граната. 5. The element according to claim 4, characterized in that the substrate is made with the structure of a garnet. 6. Элемент по п.5, отличающийся тем, что подложка выполнена из гадолиний-галлиевого граната. 6. The element according to claim 5, characterized in that the substrate is made of gadolinium-gallium garnet. 7. Элемент по п. 5, отличающийся тем, что подложка выполнена из самарий-галлиевого граната. 7. The element according to claim 5, characterized in that the substrate is made of gallium garnet samarium. 8. Элемент по п.5, отличающийся тем, что подложка выполнена из неодим-галлиевого граната. 8. The element according to claim 5, characterized in that the substrate is made of neodymium-gallium garnet. 9. Элемент по п. 5, отличающийся тем, что подложка выполнена из кальций-ниобий-галлиевого граната. 9. The element according to claim 5, characterized in that the substrate is made of calcium-niobium-gallium garnet. 10. Элемент по п.5, отличающийся тем, что подложка выполнена из гадолиний-кальций-магний-цирконий-галлиевого граната. 10. The element according to claim 5, characterized in that the substrate is made of gadolinium-calcium-magnesium-zirconium-gallium garnet. 11. Элемент по п.5, отличающийся тем, что подложка выполнена из гадалиний-скандий-галлиевого граната. 11. The element according to claim 5, characterized in that the substrate is made of gadalinium-scandium-gallium garnet. 12. Элемент по пп. 5 11, отличающийся тем, что подложка выполнена с ориентацией (111). 12. The item according to paragraphs. 5 to 11, characterized in that the substrate is made with orientation (111). 13. Элемент по пп.5 11, отличающийся тем, что подложка выполнена с ориентацией (110). 13. The element according to PP.5 to 11, characterized in that the substrate is made with orientation (110). 14. Элемент по пп.5 11, отличающийся тем, что подложка выполнена с ориентацией (210). 14. The element according to PP.5 to 11, characterized in that the substrate is made with orientation (210). 15. Элемент по пп.5 11, отличающийся тем, что подложка выполнена с ориентацией (211). 15. The element according to PP.5 to 11, characterized in that the substrate is made with orientation (211). 16. Элемент по пп.5 15, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен в виде эпитаксиальной пленки. 16. The element according to PP.5 to 15, characterized in that the layer of magneto-optical material is made in the form of an epitaxial film. 17. Элемент по п.4, отличающийся тем, что подложка выполнена из фианита. 17. The element according to claim 4, characterized in that the substrate is made of cubic zirconia. 18. Элемент по п.4, отличающийся тем, что подложка выполнена из сапфира. 18. The element according to claim 4, characterized in that the substrate is made of sapphire. 19. Элемент по п.3, отличающийся тем, что подложка выполнена из стекла. 19. The element according to claim 3, characterized in that the substrate is made of glass. 20. Элемент по п.3, отличающийся тем, что подложка выполнена из полиметилметакрилата. 20. The element according to claim 3, characterized in that the substrate is made of polymethyl methacrylate. 21. Элемент по пп.17 20, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен в виде поликристаллической пленки. 21. The element according to PP.17 to 20, characterized in that the layer of magneto-optical material is made in the form of a polycrystalline film. 22. Элемент по пп. 17 20, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен в виде аморфной пленки. 22. The item according to paragraphs. 17 to 20, characterized in that the layer of magneto-optical material is made in the form of an amorphous film. 23. Элемент по пп. 1 22, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен в виде висмутсодержащего феррит-граната. 23. The item according to paragraphs. 1 22, characterized in that the layer of magneto-optical material is made in the form of a bismuth-containing ferrite garnet. 24. Элемент по пп.1 23, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен из феррит-граната состава
RxLnyFeuMvO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
M Ga, Al, Sc и/или In.
24. The element according to PP.1 to 23, characterized in that the layer of magneto-optical material is made of ferrite garnet composition
R x Ln y Fe u M v O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
M Ga, Al, Sc and / or In.
25. Элемент по п.24, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен из феррит-граната состава RxBiyFeuMvO12.25. The element according to paragraph 24, wherein the layer of magneto-optical material is made of ferrite garnet composition R x Bi y Fe u M v O 12 . 26. Элемент по пп.1 23, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен из феррит-граната состава
RxLny-zCazFeuMy MezO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
M Ga, Al, Sc и/или In;
Me Ge и/или Si;
z ≅ 1,5.
26. The element according to PP.1 to 23, characterized in that the layer of magneto-optical material is made of ferrite garnet composition
R x Ln yz Ca z Fe u M y Me z O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
M Ga, Al, Sc and / or In;
Me Ge and / or Si;
z ≅ 1.5.
27. Элемент по пп.1 23, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен из феррит-граната состава RxLny-zCazFeu-zMezO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y и/или La, Bi;
Me Ge и/или Si;
z ≅ 1,5.
27. The element according to claims 1 to 23, characterized in that the layer of magneto-optical material is made of ferrite garnet of the composition R x Ln yz Ca z Fe uz Me z O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y and / or La, Bi;
Me Ge and / or Si;
z ≅ 1.5.
28. Элемент по пп.1 23, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен из гадолиний-содержащего феррит-граната. 28. The element according to claims 1 to 23, characterized in that the layer of magneto-optical material is made of gadolinium-containing ferrite garnet. 29. Элемент по п.28, отличающийся тем, что гадолинийсодержащий феррит-гранат выполнен состава
RxLny-p-zGdpCazFeuMv-zMezO12,
где R Tm, Yb, En, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
M Ga, Al, Sc и/или In;
Me Ge и/или Si;
z ≅ 1,5;
p ≅ 2,8.
29. The element according to p. 28, characterized in that the gadolinium-containing ferrite garnet is made of
R x Ln ypz Gd p Ca z Fe u M vz Me z O 12 ,
where R Tm, Yb, En, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
M Ga, Al, Sc and / or In;
Me Ge and / or Si;
z ≅ 1.5;
p ≅ 2.8.
30. Элемент по п.28, отличающийся тем, что гадолинийсодержащий феррит-гранат выполнен состава
RxLny-pGdpFeuMvO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
M Ga, Al, Sc и/или In;
p ≅ 2,8.
30. The element according to p. 28, characterized in that the gadolinium-containing ferrite garnet is made of the composition
R x Ln yp Gd p Fe u M v O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
M Ga, Al, Sc and / or In;
p ≅ 2.8.
31. Элемент по п.28, отличающийся тем, что гадолинийсодержащий феррит-гранат выполнен состава
RxLny-z-pGdpCazFeu-zMezO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
Me Ge и/или Si;
z ≅ 1,5;
p ≅ 2,8.
31. The element according to p. 28, characterized in that the gadolinium-containing ferrite garnet is made of
R x Ln yzp Gd p Ca z Fe uz Me z O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
Me Ge and / or Si;
z ≅ 1.5;
p ≅ 2.8.
32. Элемент по пп.1 23, отличающийся тем, что слой из магнитооптического материала выполнен из ванадийсодержащего феррит-граната. 32. The element according to claims 1 to 23, characterized in that the layer of magneto-optical material is made of vanadium-containing ferrite garnet. 33. Элемент по п.32, отличающийся тем, что ванадийсодержащий феррит-гранат выполнен состава
RxLny-2qCa2qFeu-qVqMvO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd, и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
M Ga, Al, Sc и/или In;
q ≅ 0,7.
33. The element according to p, characterized in that the vanadium-containing ferrite garnet is made of
R x Ln y-2q Ca 2q Fe uq V q M v O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd, and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
M Ga, Al, Sc and / or In;
q ≅ 0.7.
34. Элемент по п.32, отличающийся тем, что ванадийсодержащий феррит-гранат выполнен состава
RxLny-2q-rCa2q+rFeu-q-rVqMerO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
Me Ge и/или Si;
q ≅ 0,7;
r ≅ 0,7.
34. The element according to p, characterized in that the vanadium-containing ferrite garnet is made of
R x Ln y-2q-r Ca 2q + r Fe uqr V q Me r O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
Me Ge and / or Si;
q ≅ 0.7;
r ≅ 0.7.
35. Элемент по п.32, отличающийся тем, что ванадийсодержащий феррит-гранат выполнен состава
RxLny-z-2qGdzCa2qFeu-qVqMvO12,
где R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd и/или Pr;
Ln Lu, Y, La и/или Bi;
M Ga, Al, Sc и/или In;
z ≅ 1,5;
q ≅ 0,7.
35. The element according to p, characterized in that the vanadium-containing ferrite garnet is made of
R x Ln yz-2q Gd z Ca 2q Fe uq V q M v O 12 ,
where R Tm, Yb, Er, Ho, Dy, Tb, Eu, Nd and / or Pr;
Ln Lu, Y, La and / or Bi;
M Ga, Al, Sc and / or In;
z ≅ 1.5;
q ≅ 0.7.
36. Элемент по пп. 1 35, отличающийся тем, что он содержит по крайней мере два последовательно нанесенных слоя из магнитооптического материала, причем соотношение |Mм+ Mб|/|Mм|>>1 выполняется в соседних слоях при разных температурах, различающихся на величину ΔT.
37. Элемент по п. 36, отличающийся тем, что величина ΔT удовлетворяет соотношению |ΔT|/TN<< 1.P
36. The item according to paragraphs. 1 35, characterized in that it contains at least two successively deposited layers of magneto-optical material, and the ratio | M m + M b | / | M m | >> 1 is performed in adjacent layers at different temperatures, differing by ΔT.
37. The element according to p. 36, characterized in that the quantity ΔT satisfies the relation | ΔT | / T N << 1.P
RU93003889A 1993-01-25 1993-01-25 Magnetooptical element RU2098856C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93003889A RU2098856C1 (en) 1993-01-25 1993-01-25 Magnetooptical element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93003889A RU2098856C1 (en) 1993-01-25 1993-01-25 Magnetooptical element

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93003889A RU93003889A (en) 1995-04-20
RU2098856C1 true RU2098856C1 (en) 1997-12-10

Family

ID=20136242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93003889A RU2098856C1 (en) 1993-01-25 1993-01-25 Magnetooptical element

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2098856C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Рандошкин В.В. и др. Прикладная магнитооптика. - М.: Энергоатомиздат, 1990, с. 168 - 169. Там же, с. 185 - 186. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Suits et al. Magneto‐optical properties of materials containing divalent europium
EP0208476A2 (en) Magnetic field sensor having magneto-optic element
Huang et al. Growth and characterization of cerium-substituted yttrium iron garnet single crystals for magneto-optical applications
US4698820A (en) Magnetic device and method of manufacture
Rhyne et al. Magnetism of rare-earth elements, alloys, and compounds
Fratello et al. Innovative improvements in bismuth-doped rare-earth iron garnet Faraday rotators
Hanawa et al. Anisotropic specific heat of CoNb2O6 in magnetic fields
JP3198053B2 (en) Products made of magneto-optical material with low magnetic moment
Van Uitert et al. Control of bubble domain properties in garnets
US6733587B2 (en) Process for fabricating an article comprising a magneto-optic garnet material
US5608570A (en) Article comprising a magneto-optic material having low magnetic moment
Deeter et al. Crystals and Glasses
RU2098856C1 (en) Magnetooptical element
US5466388A (en) Material for magnetostatic-wave devices
Levy et al. Permanent magnet film magneto‐optic waveguide isolator
US3654162A (en) Ferrimagnetic iron garnet having large faraday effect
US5021302A (en) Bismuth-iron garnets with large growth-induced magnetic anisotropy
Gualtieri et al. Magneto‐optical garnet films with high Faraday rotation and controlled coercivity
Bolduc et al. Magnetism and magnetooptical effects in Ce-Fe oxides
Görnert Kinetics and mechanism of flux crystal growth
Borukhovich et al. Magnetism and magnetic heterogeneity of EuO films
Umezawa et al. Temperature dependence of Faraday rotation in Bi‐substituted terbium iron garnet films
JP2874320B2 (en) Magneto-optical material, method of manufacturing the same, and optical element using the same
Gambino et al. The role of vacancies in the magnetic and magneto‐optic properties of Tb‐doped EuO and EuS films
JP2679157B2 (en) Terbium iron garnet and magneto-optical element using the same