Krinchik-GS-Fizika-magnitnyh-yavlenii (1239154), страница 59
Текст из файла (страница 59)
прохождения света, и магнитооптические эффекты отражения, Применения магнитооптических методов для наблюдения доменных структур столь широки и многообразны, что для их описания потребовалась бы специальная монография. Близко к этой теме стоит и вопрос об измерении магнитных характеристик материала магнитооптическими методами. Все они основаны на использовании того обстоятельства, что величина большинства магнитооптических эффектов пропорциональна намагниченности магнетика, поэтому, измеряя зависимость эффекта от поля, мы получаем в относительных единицах зависимость Т(Н).
Таким способом можно, очевидно, определить все обычные магнитные характеристики материала: кривую намагничивания, петлю гистерезиса, остаточную намагниченность, коэрцитивную силу, магнитную восприимчивость, константу кристаллографической анизотропии (по поперечной составляющей намагниченности) и т. д. Огромное число хорошо действующих измерительных установок разработано на основе этих принципов.
Наконец, определение магнитного состояния отдельных образцов илн отдельных участков одного и того же образца, если на этих участках была каким-либо способом записана магнитная информация, есть магнитооптическое считывание информации. Проблемы магнитооптического считывания информации легче будет представить себе после знакомства с методами магнитооптических измерений при микронном разрешении. Прозрачные магнитные кристаллы, Хотя в неявном виде вопрос о возможности существования прозрачных магнитоупорядоченных кристаллов уже стоял ранее, его значение и перспективность следует подчеркнуть специально. Ферромагнитные диэлектрики, прозрачные в радио- и СВЧ-диапазонах, открыты давш>, и это привело к известным техническим применениям и созданию целой отрасли промышленности.
В последние годы началось успешное изучение ферродиэлектриков, прозрачных в буквальном смысле слова, т. е, пропускающих инфракрасный и видимый свет. Хотя прозрачность — понятие относительное, обычно принято считать прозрачными вещества, для которых глубина проникновения сравнима с длиной волны электромагнитного излучения. Список ферромагнитных соединений, имеющих «окна прозрачности» такого типа, уже достаточно обширен: здесь имеются ферромагнетики ЕцО, Евое, СгВгз, СгС1м Сг,)м редкоземельные ферри- магнетики со структурой граната К,РезОы, ферримагнетики с магнитоактивными г(-ионами КЬ%Рм КЬГеР», СдСг»5,, СдСгзБеь слабые ферромагнетики — редкоземельные ортоферриты КРеОз, карбонаты МпСОз, СоСОз, %СОз, соединения РеРз, РеВОм РрВОь СзМпРз, Ь)а%Р». Обнаружено также большое количество прозрачных антиферромагнитных кристаллов — это прежде всего фториды МпРь РеРм СоРь классические антиферромагнетики %0 и Сг»Ом соединения КЪМпГз, К%Рз, КСоРз, КЬСоР», Т1СоГ», «двумерные» антиферромагнетики КзМпРь Кг%Р4 и др.
344 Наиболее интересные физические эффекты, обнаруженные на прозрачных магнитоупорядоченных кристаллах, рассматриваются спец е иально в соответствующих местах книги, здесь хотелось бы обратить внимание на возможности практического использования прозрачных ферромагнетиков На первое место здесь можно поставить создание управляемых устройств типа гираторов, модуляторов, оптических вентилей для лазеров, аналогичных устройствам, работающим на ферритах в диапазоне СВЧ. Описанный в предыдущем параграфе частотно-независимый эффект Фарадея открывает перспективу создания широкополосных устройств для инфракрасного диапазона частот, а обнаружение ферромагнетиков типа С4Сг~Бе,, прозрачных вплоть до — 10 мкм, позволяет охватить и диапазон излучения лазера на СО» Далее можно указать на эффекты, частично рассматривавшиеся выше н называемые управляемой оптикой редкоземельных ионов [121.
Наличие обменного эффекта Зеемана в ферромагнитных кристаллах позволяет изменять интенсивность линии поглощения кристалла на поляризованном свете практически на 100% с помощью слабого внешнего магнитного поля. Поворачивая вектор 1 в кристалле, можно управлять появлением, исчезновением, смешением узких линейно- или циркулярно-поляризованных компонент в спектре едкоземельных ионов. се эти особенности можно наблюдать и в явлениях люминесценции, поскольку возможность изменять с помощью внешнего магнитного паля ориентацию поглощающих центров в кристалле позволяет управлять спектром поляризованной люминесценции.
Это в свою очередь открывает возможность создания управляемых лазеров, эффективной модуляции лазерного излучения и т. д. Первые успешные попытки в этом направлении уже сделаны. Серьезно обсуждаются перспективы разработки магнитооптических устройств с управляемой плоской системой цилиндрических магнитных доменов (экранов, дисплеев), которые могут найти самые разнообразные применения. Наконец, последней по перечислению, но не по значению, можно назвать проблему объемной голографической записи и магнитооптического считывания информации в прозрачных ферромагнитных пластинках, а также создания управляемых магнитооптических дифракционных решеток на периодических доменных структурах.
Неупругое рассеяние света в магнитоупорядочениых кристаллах. Боковые спин-волновые линии в спектрах поглощения. В этом разделе мы кратко рассмотрим большую область исследования прозрачных магнитоупорядоченных кристаллов, связанную с процессами фотон-магнонного взаимодействия, иначе говоря, с процессами возбуждения спиновых волн светом.
Первое теоретическое указание на возможность таких процессов было сделано Бассом и Кагановым в 1959 г,, которые развили теорию комбинационного рассеяния света на спиновых волнах, 340 е 346 связанного с существованием магнитной восприимчивости ферромагнетика на оптических частотах. Первое экспериментальное наблюдение, интерпретированное как результат возбуждения комбинационных спиновых волн светом при оптических переходах, было сделано при изучении обменного эффекта Зеемана в ионах Ец" в 1964 г. А именно слабые линии В и С на рис. 5.24,а были отождествлены со стоксовой и антистоксовой компонентами возбуждения и поглощения оптического магнона при Й=О.
Позже такие линии были обнаружены н надежно идентифицированы в антиферромагнитных кристаллах и называются сейчас спин-волновыми боковыми линиями или полосами поглощения. В результате последующих экспериментальных исследований и соответствующих теоретических работ можно выделить три типа родственных фотон-магнонных процессов в магнитоупорядоченных кристаллах: !) комбинационное рассеяние света на магнонах в магнитоупорядоченных кристаллах, 2) спин-волновые боковые линии и 3) линии поглощения инфракрасного света, соответствующие одновременному возбуждению двух магнонов. Наиболее интенсивно и результативно развивалось первое направление, поэтому мы только на нем и остановимся. На рис.
5.25 показаны результаты первого наблюдения комбинационного рассеяния света на спиновых волнах, проведенного в 1966 г. [17] на РеРз. Пик, отстоящий от основной частоты на 52 см ', представляет рассеяние света одиомагнонными возбуждениями, а пик 154 см ' — двухмагнонными. Для одномагнониых процессов рассеяния законы сохранения энергии и импульса определяют частоту й и волновой вектор Ч спиновой волны лозт =- лсоз.з- льз йт = кз Ь Ч (5.6.1) где индексы 1 и 2 относятся к падающему и рассеянному излучению, знак плюс — к стоксовскому, а минус — к антистоксовскому процессам.
Из этих соотношений видно, что условия приблизительного равенства длин волн падающего и рассеянного света можно достичь только при возбуждении сливовых волн в центре зоны Бриллюзна, т. е. при Чыб. Отсюда следует, что сдвиг частоты одномагнонного пика должен равняться частоте антиферромагнитного резонанса (см. 3 5,3). Действительно, частота антиферромагнитного резонанса для РеР, примерно равна 52 см '. Для случая возбуждения двух магнонов вместо (5.6.1) полу- чаем а + ' ~ нг = "а + Ч вЂ ,' Ч, (5.6.2) где й, ь)' и Ч, Ч' — частоты и волновые векторы двух одновременно родившихся спиновых волн.
Эти соотношения уже не накладывают ограничений на величину Ч и Ч', а требуется только Ч= — Ч', т. е. одновременное возбуждение двух спиновых волн с противоположно направленными волновыми векторами. !ар шр я р ю юр я р сгг ' Рис. 5.2б. Комбинационное рассеяние света на спиновых волнах в ГеГз (по вертикальной оси отложена интенсивность, а по горизонтальной — сдвиг частоты относительно частоты излучения лазера) Таблица 5.5 Одмо- и двухмвгмомные процессы поглощения и рвссеямия .в магмнтных кристаллах 1111 -т татах.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
