Kaip valdyti šviesą magnetiniu lauku

Kaip valdyti šviesą magnetiniu lauku

V. Belotelovas
"Kvantas" №1, 2010

Pastaruoju metu populiarėja optinių kompiuterių kūrimo idėja. Tai palaiko, viena vertus, neišsemiamas siekis vis daugiau skaičiavimo normų ir, kita vertus, nuostabios šiuolaikinių technologijų galimybės. Norint apdoroti ir perduoti informaciją naudojant šviesą, tai yra fotonų naudojimas, reikia išmokti efektyviai jas valdyti. Nors fotonai neturi elektrinio krūvio, polarizacijos buvimas – jų elektromagnetinio lauko orientacija – suteikia tam tikros vilties už sėkmę.

Pirmiausia, greitai eikime į XIX a. Pabaigą į didžiojo anglų kalbos fiziko Michael Faraday laboratoriją – juk iš to išplaukia mūsų istorija.

"Norėdami įkrauti šviesos spindulį ir apšviesti magnetinę lauko liniją"

Daugelį amžių įvairūs fiziniai reiškiniai, susiję su magnetinėmis ir optinėmis terpės savybėmis, buvo tirti savarankiškai. Nuo pat savo įkūrimo žmonija buvo šviesa, o magnetizmas buvo žinomas nuo seniausių laikų. Tačiau tik 1845 m. M. Faradėja padarė pirmuosius eksperimentus, kurie įrodė ryšį tarp šių reiškinių.Tai iš dalies priklauso nuo to, kad normaliomis sąlygomis magnetopatijos poveikis yra labai mažas, o jų atradimas reikalauja fizinio intuicijos. Stebina tai, kad tai įvyko tuo metu, kai nebuvo aiškios magnetinių savybių pobūdžio ar optinių reiškinių pobūdžio ir kai Maxwell'o lygtys dar nebuvo suformuluotos.

"Aš jau seniai manau, kad įvairios materijos formos ir jėgos yra tokios glaudžios ir susijusios, kad jos gali paversti viena kitai. Šis tvirtas įsitikinimas paskatino mane atlikti daugybę tyrimų, siekiant atrasti ryšį tarp šviesos ir elektros. Tačiau rezultatai buvo neigiami … " taigi Faradėjus pats komentuoja savo patirtį.

"Šie nesėkmingi tyrimai negalėjo suklaidinti mano tvirto įsitikinimo, pagrįsto moksliniais sumetimais. Todėl neseniai pradėjau tyrinėti labai gerus ir griežtus principus, ir galų gale man pavyko magnetizuoti ir elektrifikuoti šviesos spindulį ir apšviesti magnetinę lauko liniją.

Žodžiais "Magnetizuokite šviesos spindulį" magnetinio lauko sukeliamas šviesos poliarizacijos plokštumos sukimasis yra magneotinio optinio Faradėjų efektas.Be to, dėmesys ir žodžiai atkreipia dėmesį į save. "Šviečia magnetinio lauko liniją"nurodydamas galimą atvirkštinį šviesos poveikį magnetizmui. Faradėjo eksperimentuose šis reiškinys nebuvo rastas, tačiau šie žodžiai rodo, kad didysis fizikas iš tikrųjų jį prognozavo. Teoriškai šviesos poveikis medžiagos magnetinėms savybėms buvo gerokai vėliau. 1960 m. Sovietinis fizikas L. P. Pitaevskis parodė, kad šviesa, turinti apskrito poliarizaciją, gali įmagnetinti terpę, kurią jis apšviečia. Šis efektas vadinamas atvirkštiniu Faradėjiniu efektu.

Nors atvirkštinis Faradėjinio efektas taip pat turi didelę praktinę reikšmę, šiame straipsnyje bus nagrinėjamas tik tiesioginis magneto optinis efektas, nes mūsų tikslas yra valdyti šviesą, naudojant magnetinį lauką.

Fotonų nugaros ir poliarizacijos

Prisiminkite, kad mes galime kalbėti apie natūralią, tai yra, nepopuliarią šviesą, taip pat galime atskirti tris pagrindines polarizacijos būsenas: plokščią, apvalią ir elipsinę poliarizaciją. Apskritai polarizuota šviesa turi elipsės poliarizaciją, t. Y. Bangos elektrinio lauko vektoriaus galo projekcija į plokštumą, statmeną jo sklidimo krypčiai, yra elipsė.Dvi ekstremalios elipsinės poliarizacijos atvejai yra didžiausio praktinio susidomėjimo: linijinė poliarizacija, kai elipsė degeneruoja į segmentą ir apskritimo poliarizacija, kurioje elipsė virsta apskritimu.

Kvantinė-mechanine požiūriu, šviesos poliarizacijos koncepcija yra susijusi su atranka fotone. Fotonai, tokie kaip dalelės su nuline masė poilsio, gali egzistuoti dviejose būsenose su kampinio momento verte ±ћ (ћ – planka pastovi), nukreipta palei fotono impulsą. Tokie fotonai turi apvalią poliarizaciją: kairėje, kai yra kvantinis skaičius m = +1 ar dešinė, kai m = -1. Elipsiškai polarizuoti fotonai yra būklėje, kurią sudaro valstybės su m = ± 1; linijinės poliarizacijos atveju šių būsenų superpozicija yra tokia, kad vidutinė momento projekcija impulso kryptimi yra lygi nuliui.

Faradėjos efektas

Nemokama valstybinė fotonė su m = +1 ir m = -1 turi tą pačią energiją (dažnį). Kvantinėje mechanikoje tokia situacija vadinama degeneracija. Išnykimas gali būti pašalintas naudojant išorinį magnetinį lauką, nukreiptą palei bangos vektorių (daroma prielaida, kad fotonas skleidžia terpę su lūžio rodikliu n) Magnetiniame lauke komponentai su m = ± 1 pasiskirstys su skirtingais fazių greičiais:

Čia c – šviesos greitis n – terpės lūžio rodiklis, a Q. – specialus magneto optinis parametras. Ne magnetinėje aplinkoje parametras Q. proporcingas magnetiniam laukui ir ne labai dideliuose laukuose (magnetinė indukcija neviršija 200-300 mT) turi tipinę vertę apie 10-6-10-4. Feromagnetinėse medžiagose šis parametras yra nulinis net ir be lauko ir pasiekia 10 reikšmių-3-10-1. Tai lemia vidinis magnetinis laukas, sukurtas magnetinio kristalo grotelių atomų ir jonų.

Tačiau terpės lūžio rodiklis yra tiesiogiai susijęs su faziniu greičiu:

Kaip rezultatas, paaiškėja, kad magnetinėje terpėje bangos, nukreiptos pagal laikrodžio rodyklę ir prieš ją, lūždosi skirtingai – atsiranda apskrito dvigubo įbrėžimo reiškinys arba terpės girotropija. Gyrotropy reiškinys yra susijęs su Zeemano efektu, ty su šviesos absorbcijos linijų suskaidymu magnetiniame lauke. Pagal Lorentso jėgos veikimą rezonansiniai elektronų sukimosi dažniai kairiajame ir dešiniajame apskritime yra nukreipiami skirtingomis kryptimis, palyginti su pradine natūralaus dažnio reikšme.Tai, savo ruožtu, lemia lūžio rodiklių, bangų, poliarizuotų išilgai dešiniojo ir kairiojo apskritimo, skirtumą. Eksperimentiniu būdu šiuo atveju stebimas Faradėjos efektas, kuris pasireiškia tuo, kad plokštuminė poliarizuota šviesa, dauginanti magnetizacijos kryptimi, tam tikru kampu pasuka į poliarizacijos plokštumą.

Norėdami paaiškinti šį reiškinį, leiskite mums atstovauti plokštumoje polarizuotą bangą kaip kairiųjų ir dešinių apskritimiškai poliarizuotų bangų sumą. Jei abi bangos turi tas pačias fazines spartos gretas, tada, dauginamos kartu, jos susilygina ir sukuria bangą, kuri yra stacionari poliarizuota išilgai fiksuotos krypties. Tačiau, jei jų faziniai greičiai skiriasi, tada per platinimą viena banga apims kitą ir bendrosios bangos poliarizacijos plokštuma palaipsniui sukasi – stebimas Faradėjos efektas (1 pav.). Spinduliavimo poliarizacijos plokštumos pasukimo kampas prie feromagneto išėjimo yra proporcingas magneto opiniam parametrui Q. ir bangos ilgis magnetizuotoje terpėje.

Pav. 1. Faradėjinio efekto schema. Vaizdas: "Quant"

Faradėjos efektas yra plačiai naudojamas stebint magnetinįskaidrių plėvelių struktūros, kuriose įmagnetinimas yra statmenas arba beveik statmenas kino paviršiui. Šis efektas yra vienas iš efektyviausių šviesos poliarizacijos valdymo mechanizmų. Jis plačiai naudojamas lazerių technologijų, kompiuterių mokslo ir kitose srityse. Galima sakyti, kad Faradėjos efektas yra pagrindas magnetoptikai, optikos sekcijai, kurioje tiriama magnetinio lauko įtaka optinėms cheminės savybėms.

Kartu su Faradėjos efektu yra daugybė kitų magnetopatijų reiškinių, tarp kurių verta paminėti Kerro efektą. Tai susideda iš šviesos bangos charakteristikų kaitos iš magnetinės terpės atspindžio. Tuo pačiu metu, priklausomai nuo incidento šviesos geometrijos, pasikeis jo poliarizacija arba intensyvumas arba abi.

Du būdai, kaip pasiekti kompetencijos

Magnetizmas veikia šviesą, tačiau šis veiksmas paprastai yra labai mažas. Bet kaip gali magnetinis laukas valdyti šviesą? Atrodo, kad atsakymas yra akivaizdus: magnetopatijos poveikis turi būti kažkaip padidintas.

Praeito amžiaus praėjusio amžiaus 70-ųjų-80-ųjų, kai eksperimentinė magneto optika patyrė spartų vystymąsi, mokslininkai seka optimalią cheminę sudėtį.Vienas iš labiausiai paplitusių magneto optinių medžiagų yra feromagnetinis dielektrinis retųjų žemių ferito granatas su bismuto jonais. Jo cheminė formulė yra RxVi3Fe5O12. Jame R reiškia vieną ar daugiau retųjų žemių jonų, ir x nustato santykinę retųjų žemių jonų ir bismuto koncentraciją. Remiantis daugybe eksperimentų, buvo atskleistos ferito garnetų kompozicijos, kurios teikia didelius magneto optinius efektus ir mažą optinę absorbciją matomoje ir artimųjų infraraudonųjų spindulių šviesoje. Pavyzdžiui, magnetizuotas ferito granato plėvelės kompozicija Dy0,5Vi2,5Fe5O12 10 μm storio, jis gali pasukti raudonos šviesos poliarizacijos plokštumą pasukant apie 20 ° kampą, kuris yra gana tinkamas galimiems pritaikymams. Tačiau ieškant tinkamos cheminės medžiagos sudėties, galiausiai pasirodė prisotinimas, o pažanga sulėtėjo.

Laimei, yra dar vienas alternatyvus požiūris, susijęs su vadinamomis optinėmis nanostruktūrinėmis medžiagomis – žiniasklaida, kurios optinės savybės (pavyzdžiui, lūžio rodiklis) keičiasi erdvėje mažesniu nei kelių šimtų nanometrų skalėje.Gyvus tokių medžiagų pavyzdys yra fotoniniai kristalai.

Fotoniniai kristalai yra periodinės dielektrinės arba metalo-dielektrinės medžiagos, veikiančios šviesos bangas, kurios skleidžia jas taip pat, kaip periodiškas potencialas kristaluose, veikia elektronų judėjimą, todėl formuojamos leistinos ir uždraustos energijos juostos. Kadangi fotoninių kristalų idėja yra pagrįsta difrakcijos ir trukdžių reiškiniais, fotoninio kristalo struktūros laikotarpis turi būti tokios, kaip medžiagos elektromagnetinės spinduliuotės bangos ilgis, t. Y. Apie 300 nm, kad veiktų matomosios šviesos diapazone. Vienmatmeninių fotoninių kristalų pavyzdys yra daugiasluoksnė kintančių sluoksnių skaidrų medžiagų struktūra su dviem skirtingais lūžio rodikliais (2 pav. a) Dielektrinio sluoksnio lygiagrečių skylių sistema sudaro dvimatį fotoninį kristalą (2 pav. b), o tankiai supakuoti kvarco nanosferos yra trimatis fotoninis kristalas (2 pav. į).

Pav. 2 Vienmatis (a), dvimatis (b) ir trimatis (į) fotoniniai kristalai. Vaizdas: "Quant"

Kas yra nuostabios nanostruktūrinės medžiagos, ypač fotoniniai kristalai? Tai, kad jų optinės savybės – atspindžio ir sklidimo šviesos kryptis, intensyvumas ir poliarizacija – yra nustatomos ne tik ir netgi ne tiek dėl medžiagų, iš kurių jie yra pagaminti, lūžio rodikliai, bet ir dėl jų struktūros. Specialiai parinkta medžiagos struktūra lemia interferencijos ir difrakcijos reiškinius, kurie žymiai keičia sąlygas, per kurias šviesa praeina per medžiagą. Taigi fotoniniuose kristaluose pasirodo draudžiamos zonos – šviesos dažnio sričiai, kurioje šviesa negali prasiskverbti į fotoninio kristalo viduje ir yra visiškai atspindėta iš jo. Nanostruktūrinių medžiagų išvaizda iš tikrųjų atveria naują kryptį optinių laikmenų kūrime. Būtinos optinės cheminės medžiagos savybės nebėra pasiekiamos pasirenkant optimalią cheminę sudėtį (kaip buvo taikant senąjį metodą), tačiau sukuriant geometrinę arba fazinę struktūrą, kurios charakteristika neviršija kelių šimtų nanometrų. Kadangi nanostruktūrinės medžiagos yra dirbtinai sukurtos, jas dažnai vadina metamedžiagomis.

Magnetizuoti fotoniniai kristalai

Jei nanostruktūrinė medžiaga apima magnetinį medžiagą, ji gali būti tikimasi, kad bus pastebėta, magnetooptinius poveikį, panašių į tuos, kurie atsiranda įprastiniais homogeninės aplinkoje, bet gali būti šiek tiek pakeistas. Naudojamas kontroliuoti šviesą per fotoninių kristalų magnetinių medžiagų idėja pirmą kartą buvo pasiūlytas pabaigoje 90-ųjų praėjusio šimtmečio, japonų mokslininkai. Jie išnagrinėjo Faradėjaus poveikį vienos-matmenų fotoninių kristalų, kurie yra daugiasluoksnės plėvelės atsitiktinai kintamosios sluoksnių bismuto-pakeistas itrio geležies granato ir kvarco. Dėl tam tikrų spinduliuotės dažnių padidinti Faradėjaus efekto nestebėta, optimaliai parinkti parametrus struktūros daugiau nei 300 kartų, palyginti su panašiu vientisos terpės.

Ant vieno-matmenų atveju pavyzdžiui yra keletas veislių magnetinių fotoninių kristalų. visų pirma, šis standartas sistema, kurią sudaro kintamos ketvirtadalis (storis, kuri sudaro ketvirtadalį bangos ilgio šviesos į medžiagą), magnetinio (pvz, cerio-pakeistas itrio geležies granato) ir nemagnetinis (pvz, gadolinio-galio granato) sluoksnius.Tokie fotoniniai kristalai turi uždraustą juostą su centru esant projekcijos bangos ilgiui, t. Y. Jie neperduoda šviesos su bangos ilgiu tam tikrame regione aplink tam tikrą. Pagal dizaino bangos ilgį reiškia šviesos bangos ilgį už kristalo ribų, kurio vienas ketvirtis bangos ilgio dedamas į kiekvieną jo sluoksnį. 3 pav. a ir b Parodo pralaidumo ir Faradėjos kampo priklausomybę vienfaziai fotoniniai kristalai, pritaikyti prie artimosios infraraudonosios spinduliuotės (projektinis bangos ilgis 1,55 mikronai). Kristalas susideda iš 30 pora magnetinių ir nemagnetinių sluoksnių. Faradėjinio efekto sustiprėjimas yra uždraustos zonos ribose, t. Y. 1,49 μm ir 1,61 μm bangos ilgio srityje. Pasirodo, kad šiais bangos ilgiais grupės greitis ryškiai didėja. Tai lemia bangos sąveikos efektyvų laiką su medžiagos niuansiu, taigi Faradėjos efektas didėja.

Svarbi dažnių rezonansų savybė yra tai, kad praeinamumo ir Faradėjos rotacijos maksimumai praktiškai sutampa. Tai leidžia naudoti fotoninius kristalus kaip miniatiūrinius elementus, kurie pasisuka poliarizacijos plokštumoje dideliais kampais.Optimalus magnetinių medžiagų pasirinkimas, jų geometriniai matmenys ir vieta leis sukurti naujos kartos optinius įtaisus, valdomus magnetiniais laukais. Reikėtų nepamiršti ne tik infraraudonųjų spindulių, bet ir matomo šviesos spektro.

Vienmačio magnetinių fotoninių kristalų atveju galima sukurti struktūrinius defektus – keletą kartų invertuoti sluoksnių sekos tvarką ir taip gauti vieną ar kelis sluoksnius su dvigubu storiu. Tokių defektų buvimas sukelia fotoninės juostos spragą siauriose rezonansinėse srityse, kurių dažniai šviesos spinduliai yra arti šimto procentų (3 pav. į) Tuo pat metu grupių spinduliuotės greitis šiuose rezonuoja vėl labai mažas, o Faradėjos efektas smarkiai padidėja (3 pav. g) Kaip rezultatas, galima gauti maksimalų norimo pločio ir didelio Faradėjų kampo perdavimą. Pvz., Artimosios infraraudonosios spinduliuotės bangos ilgių, naudojant tokias fotonines medžiagas, galima gauti 45 ° kampą šviesos poliarizacijai tik 1,5 μm atstumu, tuo tarpu toje pačioje homogeninėje terpėje nurodytas sukimosi kampas pasiekiamas 150 atstumu daugiau

Pav. H. Optiniai savybes artimosios infraraudonosios spinduliuotės vienmodio magnetinio fotoninio kristalo, sudaryto iš 30 pora magnetinių ir nemagnetinių sluoksnių su idealiu periodiškumu (ab) ir struktūriniu defektu (įg) Vaizdas: "Quant"

Tačiau Faradėjinio efekto sustiprinimas fotoniniuose kristaluose pirmą kartą buvo eksperimentu įrodytas japonų mokslininkų skirtingo tipo struktūros. Tai magnetinis mikroaktyvus – magnetinės medžiagos sluoksnis dedamas į nemagnetinį rezonatorių. Nors lengviau sukurti tokią sistemą nei ankstesni magnetinių fotoninių kristalų tipai, ji vis dar rodo mažiau įspūdingų rezultatų.

Per pastaruosius kelerius metus taip pat pradėta tirti daugiamačius magnetinius fotoninius kristalus. Darbas su tokiomis sistemomis žymiai išplečia stebimų efektų spektrą, taip pat sukuria naujas įdomias programas. Eksperimentiniai ir teoriniai tyrimai двумерных ir трехмерных magnetinių fotoninių kristalų yra aktyviai vykdomi mūsų šalyje (Maskvos valstybiniame universitete jiems. M. M. Ломоносова, fizikines-technikos institutas A. F. Иоффе), taip pat Japonijoje, Australijoje, Švedijoje ir daugelyje kitos šalys.Daugeliu atvejų eksperimentinis šių struktūrų įgyvendinimas yra sferinės ar cilindrinės formos užsakytų dalelių koloidiniai sprendimai. Pavyzdžiui, sukurti dvimačiai koloidiniai fotoniniai kristalai, sudaryti iš stiklo pluošto, padengto nikeliu. Staigus Faradėjinio efekto didėjimas buvo užfiksuotas trimačiuose koloidiniuose kristaluose iš kvarco sričių, tarpai tarp kurių užpildyti grynuoju dispersinio nitrato tirpalu magnetinio skysčio.

Iki šiol kalbėjome tik apie Faradėjinio efekto sustiprėjimą fotoniniuose kristaluose. Tačiau reikėtų pažymėti, kad kiti magnetopatijos efektai gali būti gerokai patobulinti dėl specialiai parinktos optinės terpės struktūros. Todėl rankoje tokio fotoninio kristalo pavyzdys yra tik keletas mikrometrų storio, iš tiesų galima efektyviai valdyti šviesą, visų pirma keičiantis jo polarizacijai.

Magnetoptikai eksploatuojant

Atėjo laikas kalbėti apie tai, kur galima naudoti magnetoptiką. Pradėkime nuo informacijos perdavimo. Kadangi optiniuose kompiuteriuose informacijos bitai perduodami šviesos bangomis,tada jų įgyvendinimui reikia išmokti pakeisti arba, kitaip tariant, moduluoti šviesos intensyvumą aukšto dažnio. Tai kur tvirta Faradėjos efektas turėtų būti naudingas.

Iš tiesų, magnetopopinį moduliatorių galima organizuoti taip: surūšiuoti magnetinį fotoninį kristalą su dideliu magneto opiniu parametru tarp dviejų polarizatorių, sankiuojamų 45 ° kampu, ir pakeisti jo įmagnetinimą išoriniu magnetiniu lauku tokiose ribose, kad polarizacijos plokštumos sukimosi kampas taip pat yra 45 °. Tada didžiausias įmagnetinimas, pavyzdžiui, palei ašį OX šviesos poliarizacija prie sluoksnio išėjimo bus lygiagreti analizatoriaus perdavimo krypčiai ir beveik visa šviesos energija pereis per moduliatorių. Tuo pačiu metu, kai didžiausias sluoksnio magnetizavimas nuo ašies OX šviesos poliarizacijos plokštuma pasisuks priešinga kryptimi ir bus statmena analizatoriaus ašiai – šviesa bus visiškai absorbuojama. Esant tarpinėms magnetizacijos reikšmėms, Faradėjos kampas bus mažesnis nei 45 °, o tik dalis spinduliuotės išeis. Pasirodo, keičiant magnetinį lauką, įmanoma paveikti perduotos šviesos intensyvumą.Labai svarbus veiksnys yra perjungimo greitis. Magnetinės medžiagos leidžia pasiekti perjungimo dažnius iki dešimčių gigaižersių, o tai atitinka nanosekundės dalelių tvarkos perjungimo laiką. (Palyginimui, reikėtų pasakyti, kad skystųjų kristalų medžiagų perjungimas vyksta mikrosekundėmis.)

Siekiant efektyviai ir greitai pakeisti šviesos srauto intensyvumą, itin svarbu ne tik optinių kompiuterių fotoninėse lustuose, bet ir kituose optiniuose įrenginiuose. Pavyzdžiui, magnetinio fotoninio kristalo pagrindu galite sukurti miniatiūrines lęšes, kurios perduoda tam tikros spalvos šviesą – raudoną, mėlyną ar žalią. Tokios ląstelės gali būti sujungtos į vieną sistemą, o iš gautų pikselių sukuria monitorių arba vaizdo projektorių (4 pav.). Kreipdamiesi į išorinį magnetinį lauką norėdami spalvoti pikselius, galite valdyti konkrečios spalvos ryškumą ir suteikti pikseliui pageidaujamą atspalvį, suformuojant ryškiai prisotintą spalvotą vaizdą.

Pav. 4 Magnetopatinio vaizdo projektoriaus principas. Trys magnetiniai fotoniniai kristalai, pritaikyti mėlynai (470 nm), žaliam (540 nm) ir raudonajam (640 nm) bangos ilgiui, ir jų perdavimo spektrai (a); magneto-optinių elementų schema (b); magneto optinio ekrano pikselių struktūra (į) Vaizdas: "Quant"

Dabar vadinamasis elektroninis popierius tampa vis populiaresnis – lankstus monitorius, leidžiantis skaityti elektronines knygas ir laikraščius. Šiuo metu pasirodė tokie įrenginiai, kuriuose pateikiamas juodai baltas vaizdas. Pasirodo, magnetinis laukas čia taip pat gali būti naudingas. Kaip matyti iš neseniai atlikto Korėjos mokslininkų darbo, magnetiniai fotoniniai kristalai, susidedantys iš magnetinių nanodalelių polimerinėse mikrosferose, gali leisti mums imtis kito žingsnio – sukurti spalvotą elektroninį popierių. Šio fotoninio kristalo elemento veikimo principas schematiškai parodytas 5 paveiksle. Miškų plotas su magnetiniu fotoniniu kristalu viduje gali laisvai pasisukti, variklio alyvoje suspenduojamas. Jei spinduliavimas nukrinta magnetinės grandinės kryptimi (arba esant ūminiam kampu mažiau nei 15 °), atspindžio spinduliuotės spalva daugiausia nustatoma atstumu tarp nanodalelių. Jei, veikiant magnetiniam laukui, dalelė sukasi taip, kad magnetinių dalelių grandinės yra nukreiptos statmenai šviesos pluoštui, tada mikrosfera taps bespalva. Taigi,šiuo atveju magnetinis laukas padeda kontroliuoti spalvą ne tiesiogiai per magneto optinius efektus, bet ir netiesiogiai, prireikus orientuojantis fotoninį kristalą. Tuo pat metu neturėtume pamiršti ir Faradėjos poveikio. Gali būti, kad tokioje struktūroje bus naudinga papildomai įtakoti šviesos poliarizaciją. Padidinta magnetinio lauko įtaka šviesai gali būti naudojama ne tik šviesos charakteristikų keitimui, bet ir paties magnetinio lauko stebėjimui – per jautrus daviklius. Pasirodo, kad magnetiniuose fotoniniuose kristaluose ir daugelyje kitų nanostruktūruotų magnetinių medžiagų (pavyzdžiui, perforuotų metalo-dielektrinių plėvelių) rezonansinės perdavimo smailės dydis ir padėtis labai jautrūs išoriniam magnetiniam laukui. Todėl magnetinės nanostruktūros išdėstymas išoriniame magnetiniame lauke yra įmanoma, matuojant perduotos šviesos intensyvumą, įvertinti lauko dydį ir kryptį.

Pav. 5 Polimero mikrosfera su fotoniniu kristalu viduje keičia atspindžio spinduliavimo spalvą, kai sukama pagal magnetinio lauko veikimą (a)Dviejų skirtingų dydžių mikrosferos: "į" būsenoje, t. Y. Magnetinių nanodalelių grandinių orientacija fotoniniame kristale yra lygiagreti matymo linijai (b, g) ir "išjungta" būsena, t. y. orientacija yra statmena regėjimo linijai (į, d) Vaizdas: "Quant"

Juostos magnetofonas

Mes aptarėme tik kai kurias magneto optinio poveikio priemones, kurios toli gražu nėra išnaudojamos visos šviesos valdymo galimybės ir privalumai naudojant magnetinį lauką. Šiuo metu nuolat plečiamos naujos idėjos ir kuriami nauji magnetopatijos įrenginiai. Neseniai buvo pristatytas specialus šios srities mokslinis pavadinimas – magnetofonu, kuris papildomai nurodo jo aktualumą. Garsusis prancūzų matematikas A. Poincaré pažymėjo, kad kartais pakanka išrasti naują žodį, o vėliau šis žodis tampa kūrėju. Pav. 6 Fantazijos dailininkas – fotonų mikropolis. Paveikslėlis: "Quant". Taip atsitiko su fotoniniais kristalais: 1987 m. Atsirado pavadinimas, o po kelerių metų atsirado tikras tyrimo audra, dėl kurio atsiranda naujų mokslo ir technikos atradimų.Ką reiškia terminas "magnetinė fotonika", kokie nauji atradimai mums laukia, tuo tarpu naudingos Faradėjo atpažįstamos optikos ir magnetizmo sąsajos bus naudingos – laikas pasakys. Galbūt magnetinės fotonikos dėka mokslininkų meno fantazija optinėse nanosemėse bus realybe (viena iš šių fantazijų parodyta 6 pav.).


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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