磁光晶體材料的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

1、磁光晶體材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 摘 要要：簡要要介紹了了磁光晶晶體材料料的一些些基本理理論，通通過對磁磁光晶體體材料應(yīng)應(yīng)用的器器件進行行了解磁磁光晶體體材料的的優(yōu)勢、缺缺點以及及發(fā)展的的歷程。通通過不同同的磁光光晶體材材料的介介紹，了了解他們們的結(jié)構(gòu)構(gòu)特性，生生長過程程以及生生產(chǎn)技術(shù)術(shù)。通過過各種方方面的了了解，理理解其發(fā)發(fā)展的方方向及其其困難之之處，并并從中思思考解決決的方法法。關(guān)鍵詞：晶晶體材料料，旋磁磁光晶體體，研究究現(xiàn)狀，發(fā)展趨趨勢Magneeto-optticaal ccrysstall maaterrialls Reeseaarchh annd DDeveeloppmenntWu

2、 zhhuoffuDeparrtemmentt off Opptoeelecctroonicc Innforrmattionn Ennginneerringg, Jinnan Uniiverrsitty,GGuanngzhhou,Chiina 51006322Abstrractt：Itt inntrooducces sommethhingg abboutt maagneeto-optticaal cryystaal bby HYPERLINK app:ds:material mmateeriaal aand devvicee. WWe uuse it to knoow hhisttoryy o

3、ff maagneeto-optticaal cryystaal. We cann seee tthe strrongg poointt annd tthe weaakneess aboout it. Unnderrstaand thee sttruccturre oof tthemm annd ssolvve tthe proobleem.Key WWordds： HYPERLINK app:ds:crystalline ccrysstalllinne HYPERLINK app:ds:material matteriial , maggnetto-ooptiicall cryystaal,

4、 SittuattionnofSStuddy , deevellopmmentt目錄1介紹.(4) 1.1磁光光晶體的的定義.(4) 1.2磁光晶晶體的發(fā)發(fā)現(xiàn).(4) 1.3磁光晶晶體的應(yīng)應(yīng)用.(4)2 基本本原理.(44) 2.1磁光效效應(yīng).(5) 2.2法拉第第效應(yīng).(55) 2.3克爾效效應(yīng).(6) 2.4塞曼曼效應(yīng).(6) 2.5科頓頓-穆頓頓效應(yīng).(77)3 分類類.(7) 33.1晶晶體材料料的分類類.(7)4 研究究現(xiàn)狀.(99) 44.1磁磁光晶體體材料的的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域.(99) 44.2基基于磁光光晶體材材料制作作的一些些器件介介紹.(99) 1 光光隔離器器.(9) 2 光光

5、纖電流流傳感器器.(9) 3 激激光陀螺螺.(10) 4 微微波器件件 .(10) 5 YYIG單單晶.(111) 6 TTGG單單晶 .(122) 44.3各各種磁光光晶體材材料的研研發(fā)以及及數(shù)據(jù).(13)5 發(fā)展展趨勢.(114) 6 結(jié)論論.(144)參考文獻.(115)1介紹1.1磁磁光晶體體的定義義晶體在外磁磁場的作作用下，線線偏振光光通過該該晶體時時光的偏偏振面發(fā)發(fā)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象象稱為法法拉弟效效應(yīng)此此種晶體體稱為磁磁旋光晶晶體，簡簡稱磁光光晶體。1.2磁磁光晶體體材料的的發(fā)現(xiàn) 歷歷史上對對光和磁磁的關(guān)系系的探索索也是一一個很重重要的問問題, 雖則這這個問題題沒有電電磁現(xiàn)象象那樣突

6、突出, 但是就就其所達達到的理理論高度度和為之之所付出出的努力力而言, 前者者是不遜遜于后者者的。人類對光磁磁的關(guān)系系的認識識, 是是從晶體體的自然然旋光性性現(xiàn)象開開始的。阿阿喇戈發(fā)發(fā)現(xiàn)的偏偏振光通通過石英英晶體時時的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象( 18811年年 ) 和法拉拉第發(fā)現(xiàn)現(xiàn)的電磁磁旋轉(zhuǎn)現(xiàn)現(xiàn)象( 18221年 ) 是是一組類類似的現(xiàn)現(xiàn)象。1 后來經(jīng)經(jīng)過一系系列的實實驗與實實踐，磁磁光材料料被開始始應(yīng)用于于器件的的制作，磁磁光晶體體也在其其中逐漸漸發(fā)現(xiàn)并并加以應(yīng)應(yīng)用。1.3磁磁光晶體體材料的的應(yīng)用 磁光晶晶體主要要應(yīng)用在在光纖通通信與集集成光學(xué)學(xué)器件、計計算機存存儲、邏邏輯運算算和傳輸輸功能、磁磁光顯示

7、示、磁光光記錄、微微波新型型器件及及激光陀陀螺等領(lǐng)領(lǐng)域。各各種器件件需要的的磁光晶晶體材料料都不同同，隨著著磁光晶晶體材料料的不斷斷發(fā)現(xiàn)，可可用以器器件的范范圍也在在不斷擴擴大。2 基本本原理2.1磁磁光效應(yīng)應(yīng)磁光效應(yīng)是是指處于于磁化狀狀態(tài)的物物質(zhì)與光光之間發(fā)發(fā)生相互互作用而而引起的的各種光光學(xué)現(xiàn)象象。包括括法拉第第效應(yīng)、克克爾磁光光效應(yīng)、塞塞曼效應(yīng)應(yīng)和科頓頓-穆頓頓效應(yīng)等等。這些些效應(yīng)均均起源于于物質(zhì)的的磁化，反反映了光光與物質(zhì)質(zhì)磁性間間的聯(lián)系系。2.2法法拉第效效應(yīng)1845 年法拉拉第（MMichhal Farradaay）發(fā)發(fā)現(xiàn)玻璃璃在強磁磁場的作作用下具具有旋光光性，加加在玻璃璃棒上的

8、的磁場引引起了平平行于磁磁場方向向傳播的的線偏振振光偏振振面的旋旋轉(zhuǎn)。此此現(xiàn)象被被稱為法法拉第效效應(yīng)。 法法拉第效效應(yīng)第一一次顯示示了光和和電磁現(xiàn)現(xiàn)象之間間的聯(lián)系系。促進進了對光光本性的的研究。之之后費爾爾德（VVerddet）對對許多介介質(zhì)的磁磁致旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進行了了研究，發(fā)發(fā)現(xiàn)法拉拉第效應(yīng)應(yīng)在固體體、液體體和氣體體中都存存在。大大部分物物質(zhì)的法法拉第效效應(yīng)很弱弱，摻稀稀土離子子玻璃的的費爾德德常數(shù)稍稍大。近近年來研研究的YYIG等等晶體的的費爾德德常數(shù)較較大，從從而大大大提高了了實用價價值。法法拉第效效應(yīng)有許許多重用用的應(yīng)用用，尤其其在激光光技術(shù)發(fā)發(fā)展后，其其應(yīng)用價價值倍增增。如用用于光纖纖通訊

9、系系統(tǒng)中的的磁光隔隔離器，因因為偏振振面的磁磁致旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)取決于于磁場的的方向，與與光的傳傳播方向向無關(guān)，由由此可設(shè)設(shè)計成光光隔離器器，使光光沿規(guī)定定的方向向通過同同時阻擋擋反向傳傳播的光光，從而而減少光光纖中器器件表面面反射光光對光源源的干擾擾；磁光光隔離器器也被廣廣泛用于于激光多多級放大大技術(shù)和和高分辨辨的激光光光譜技技術(shù)，激激光選模模等技術(shù)術(shù)中。法法拉第效應(yīng)應(yīng)的弛豫豫時間不不大于110-110秒量量級。在在激光通通訊，激激光雷達達等技術(shù)術(shù)中已發(fā)發(fā)展成類類似微波波器件的的光頻環(huán)環(huán)行器、調(diào)調(diào)制器等等，利用用法拉第第效應(yīng)的的調(diào)制器器（磁光光調(diào)制器器）在11m55m的紅紅外波段段將起重重用作用用。且

10、磁磁光調(diào)制制器需要要的驅(qū)動動功率較較電光調(diào)調(diào)制器小小的多。對對溫度穩(wěn)穩(wěn)定性的的要求也也較低。所所以磁光光調(diào)制是是激光調(diào)調(diào)制技術(shù)術(shù)的重用用組成之之一，也也常用于于激光強強度的穩(wěn)穩(wěn)定裝置置。又如如作為重重要的傳傳感機理理應(yīng)用于于電工測測量技術(shù)術(shù)中。在在磁場測測量方面面，利用用它弛豫豫時間短短（約110-110秒）的的特點制制成的磁磁光效應(yīng)應(yīng)磁強計計可測量量脈沖強強磁場、交交變強磁磁場；利利用它對對溫度不不敏感的的特點，磁磁光效應(yīng)應(yīng)磁強計計可適用用于較寬寬的溫度度范圍，如如等離子子體中強強磁場、低低溫超導(dǎo)導(dǎo)磁場；在電流流測量方方面，利利用電流流的磁效效應(yīng)和光光纖材料料的法拉拉第效應(yīng)應(yīng)，可測量幾幾千個

11、安安培的大大電流或幾幾千KVV的高壓壓電流等等。法拉第效應(yīng)應(yīng)示意圖圖其中是法法拉第轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角 ，LL是樣品品長度，HH是磁場場強度 關(guān)關(guān)系式：F = HLVV V 為Veerdeet 常常數(shù)，是是物質(zhì)固固有的比比例系數(shù)數(shù)。2.3克克爾磁光光效應(yīng)克爾磁光效效應(yīng)就是是入射的的線偏振振光在已已磁化的的物質(zhì)表表面反射射時，振振動面發(fā)發(fā)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)象象，18876年年由J.克爾發(fā)發(fā)現(xiàn)?？藸柎殴庑?yīng)分極極向、縱縱向和橫橫向三種種，分別別對應(yīng)物物質(zhì)的磁磁化強度度與反射射表面垂垂直、與與表面和和入射面面平行、與與表面平平行而與與入射面面垂直三三種情形形。極向向和縱向向克爾磁磁光效應(yīng)應(yīng)的磁致致旋光都都正比于于磁化

12、強強度，一一般極向向的效應(yīng)應(yīng)最強，縱縱向次之之，橫向向則無明明顯的磁磁致旋光光?？藸柎殴庑?yīng)的最最重要應(yīng)應(yīng)用是觀觀察鐵磁磁體的磁磁疇（見見磁介質(zhì)質(zhì)、鐵磁磁性）。不不同的磁磁疇有不不同的自自發(fā)磁化化方向，引引起反射射光振動動面的不不同旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，通過過偏振片片觀察反反射光時時，將觀觀察到與與各磁疇疇對應(yīng)的的明暗不不同的區(qū)區(qū)域。用用此方法法還可對對磁疇變變化作動動態(tài)觀察察。 克爾磁磁光效應(yīng)應(yīng)示意圖圖 塞曼效效應(yīng)示意意圖2.4塞塞曼效應(yīng)應(yīng) 塞塞曼效應(yīng)應(yīng)是18896年年由 HYPERLINK /view/6323.htm 荷蘭蘭物理學(xué)學(xué)家 HYPERLINK /view/690616.htm 塞曼曼發(fā)現(xiàn)

13、的的.他發(fā)發(fā)現(xiàn)， HYPERLINK /view/152266.htm 原原子光譜譜線在外外 HYPERLINK /view/351.htm 磁場發(fā)生生了分裂裂。隨后后 HYPERLINK /view/33640.htm 洛侖茲茲在理論論上解釋釋了譜線線分裂成成3條的的原因。這這種現(xiàn)象象稱為“塞曼效效應(yīng)”。 塞曼曼效應(yīng)是是繼18845年年 HYPERLINK /view/4241.htm 法拉第第效應(yīng)和和18775年 HYPERLINK /view/1299869.htm 克克爾效應(yīng)應(yīng)之后發(fā)發(fā)現(xiàn)的第第三個磁磁場對光光有影響響的實例例。塞曼曼效應(yīng)證證實了 HYPERLINK /view/1522

14、69.htm 原原子磁矩矩的空間間量子化化，為研研究 HYPERLINK /view/25441.htm 原子子結(jié)構(gòu)提提供了重重要途徑徑，被認認為是119世紀(jì)紀(jì)末200世紀(jì)初初物理學(xué)學(xué)最重要要的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)之一。利利用塞曼曼效應(yīng)可可以測量量電子的的荷質(zhì)比比。在天天體物理理中，塞塞曼效應(yīng)應(yīng)可以用用來測量量天體的的磁場。 2.5科科頓-穆穆頓效應(yīng)應(yīng) 科科頓-穆穆頓效應(yīng)應(yīng)又稱磁磁雙折射射效應(yīng)，簡簡記為 HYPERLINK /view/611106.htm MMLB。是是19007年AA. HYPERLINK /view/287410.htm 科頓頓和H.穆頓在在液體中中發(fā)現(xiàn)。光光在透明明 HYPERLIN

15、K /view/298837.htm 介質(zhì)中傳傳播時，若若在垂直直于光的的傳播方方向上加加一外磁磁場，則則介質(zhì)表表現(xiàn)出 HYPERLINK /view/487440.htm 單單軸晶體體的性質(zhì)質(zhì)，光軸軸沿磁場場方向，主主折射率率之差正正比于磁磁感應(yīng)強強度的平平方。此此效應(yīng)也也稱磁致致雙折射射。 科頓-穆頓效效應(yīng)示意意圖W.佛克脫脫在 HYPERLINK /view/10082.htm 氣體體中也發(fā)發(fā)現(xiàn)了同同樣效應(yīng)應(yīng)，稱佛佛克脫效效應(yīng)，它它比前者者要弱得得多。當(dāng)當(dāng)介質(zhì)對對兩種互互相垂直直的振動動有不同同吸收系系數(shù)時，就就表現(xiàn)出出二向色色性的性性質(zhì)，稱稱為 HYPERLINK /view/1287

16、098.htm 磁二二向色性性效應(yīng)。 類類似于電電場的 HYPERLINK /view/1299869.htm 克克爾效應(yīng)應(yīng)，某些些透明液液體在磁磁場作用用下變?yōu)闉楦飨虍惍愋?，性性質(zhì)類似似于單軸軸晶體，光光軸平行行磁場。3 分類類3.1晶晶體材料料的分類類 晶晶體的性性能通常常分為固固有物性性和功能能物性晶體常常按功能能物性進進行分類類，主要要有以下下9種: 壓電晶晶體：在在外力作作用下發(fā)發(fā)生變形形時，其其表面產(chǎn)產(chǎn)生電荷荷效應(yīng)的的晶體可制成成換能器器、拾音音器、振振子以及及傳感器器最初初采用酒酒石酸鉀鉀鈉一類類水溶性性晶體，現(xiàn)現(xiàn)已為性性能優(yōu)良良的人工工水晶、四四硼酸鋰鋰(Lii2B44O7)、

17、鈮酸酸鋰(LLiNbbO3)、鉭酸酸鋰(LLiTaaO3)等取代代。 激光晶晶體：已已獲得有有激光輸輸出的晶晶體有數(shù)數(shù)百種以以上，但但真正成成為激光光工作物物質(zhì)的主主要是紅紅寶石(Al22O3Cr，激激光波長長為0.69443m)、釔釔鋁石榴榴石(YY3All5O112Nd1.0065m)對激光光晶體的的研究主主要是向向波長可可調(diào)諧(如BeeAlOO4Cr，AAl2OO3Ti)、高效效率和大大功率(釔鎵石石榴石系系列)、多多功能(LiNNbO33Mg、FFe等)的方向向發(fā)展。 電光晶晶體：在在外加電電場作用用下折射射率發(fā)生生變化，從從而使通通過晶體體的一束束激光分分解為兩兩束偏振振方向相相互垂

18、直直的偏振振光，并并產(chǎn)生一一相位差差效應(yīng)的的晶體適用于于激光的的調(diào)制和和偏振常用的的電光晶晶體有鈮鈮酸鋰、鉭鉭酸鋰以以及磷酸酸二氫鉀鉀(KDDP)類類晶體。 聲光晶晶體：具具有聲光光效應(yīng)的的晶體主要有有二氧化化碲(TTeO22)和鉬鉬酸鉛(PbMMoO44)適適用于激激光的偏偏振和調(diào)調(diào)制。 非線性性光學(xué)晶晶體：組組成晶體體的原子子因外層層電子在在光作用用下偏離離其平衡衡位置而而發(fā)生極極化常常用的有有磷酸二二氫鉀類類晶體、鈮鈮酸鋰、鈮鈮酸鉀以以及偏硼硼酸鋇(BaBB2O44)、三三硼酸鋰鋰(LiiB3OO5)晶晶體。 光折變變晶體：在光的的作用下下可引起起折射率率變化的的晶體主要有有鈦酸鋇鋇(B

19、aaTiOO3)、硅硅酸鉍(Bi112SiiO200)、鈮鈮酸鋰、鈮鈮酸鋇鈉鈉(Baa2NaaNb55O155)等。 熱釋電電晶體：在外界界溫度變變化時由由其自發(fā)發(fā)極化引引起表面面電荷效效應(yīng)的晶晶體可可用于制制備熱釋釋電探測測器主主要有鈮鈮酸鋰、鉭鉭酸鋰等等。 閃爍晶晶體：具具有閃爍爍效應(yīng)的的晶體廣泛用用于測量量核輻射射能量20世世紀(jì)800年代中中，用坩坩堝下降降法生長長的大尺尺寸鍺酸酸鉍(BBi4GGe3OO12)晶體，取取代摻鉈鉈的碘化化鈉(NNaITl)晶體，成成為性能能最佳的的閃爍晶晶體其其他如氟氟化鋇(BaFF2)、氟氟化鈰(CeFF3)、氟氟化鉛(PbFF2)等等正在研研制中磁光晶

20、體體：具有有較大的的純法拉拉第效應(yīng)應(yīng)，對使使用波長長的吸收收系數(shù)低低，磁化化強度和和磁導(dǎo)率率高用用于制作作光隔離離器、光光非互易易元件、磁磁光存儲儲器及磁磁光調(diào)制制器等。此外，晶體體材料按按來源又又分為天天然晶體體和人工工晶體，后后者應(yīng)用用較多廣泛使使用的晶晶體材料料主要有有人工水水晶、磷磷酸鈦氧氧鉀晶體體、鈮酸酸鋰晶體體、鍺酸酸鉍晶體體、四硼硼酸鋰晶晶體、磷磷酸二氫氫鉀晶體體、釔鋁鋁石榴石石、合成成云母和和氟化鋇鋇等處處于研究究階段的的還有CC60及及其化合合物晶晶體材料料廣泛用用于激光光技術(shù)、電電子技術(shù)術(shù)、生物物醫(yī)學(xué)、高高能物理理及家用用電器等等方面。4 研究究現(xiàn)狀4.1磁磁光晶體體材料的

21、的應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域磁光晶體材材料具有有較大的的純法拉拉第效應(yīng)應(yīng)，使用用波長的的吸收系系數(shù)低，磁磁化強度度和磁導(dǎo)導(dǎo)率高主要應(yīng)應(yīng)用于制制作光隔隔離器、光光非互易易元件、磁磁光存儲儲器及磁磁光調(diào)制制器、光光纖通信信與集成成光學(xué)器器件、計計算機存存儲、邏邏輯運算算和傳輸輸功能、磁磁光顯示示、磁光光記錄、微微波新型型器件、激激光陀螺螺等。隨著磁光晶晶體材料料的不斷斷發(fā)現(xiàn)，可可應(yīng)用制制作的器器件范圍圍也將隨隨之變大大。4.2基基于磁光光晶體材材料制作作的一些些器件介介紹1 光隔離離器 光光隔離器器是一種種只允許許單向光光通過的的無源光光器件，其其工作原原理是基基于法拉拉第旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)的非互互易性。通通過光纖纖回波反反

22、射的光光能夠被被光隔離離器很好好的隔離離。光隔隔離器主主要利用用磁光晶晶體的法法拉第效效應(yīng)。光光隔離器器的特性性是：正正向插入入損耗低低，反向向隔離度度高，回回波損耗耗高。 光隔離離器是允允許光向向一個方方向通過過而阻止止向相反反方向通通過的無無源器件件，作用用是對光光的方向向進行限限制，使使光只能能單方向向傳輸，通通過光纖纖回波反反射的光光能夠被被光隔離離器很好好的隔離離，提高高光波傳傳輸效率率。 光隔隔離器 2 光纖電電流傳感感器現(xiàn)代工業(yè)的的高速發(fā)發(fā)展，對對電網(wǎng)的的輸送和和檢測提提出了更更高的要要求，傳傳統(tǒng)的高高壓大電電流的測測量手段段將面臨臨嚴峻的的考驗隨著光光纖技術(shù)術(shù)和材料料科學(xué)的的發(fā)

23、展而而發(fā)展起起來的光光纖電流流傳感系系統(tǒng)，因因具有很很好的絕絕緣性和和抗干擾擾能力，較較高的測測量精度度，容易易小型化化，沒有有潛在的的爆炸危危險等一一系列優(yōu)優(yōu)越性，而而受到人人們的廣廣泛重視視光纖纖電流傳傳感器的的主要原原理是利利用磁光光晶體的的法拉弟弟效應(yīng)根據(jù)臼臼F=VV。lHHL，通通過對法法拉弟旋旋轉(zhuǎn)角00F的測測量，可可得到電電流所產(chǎn)產(chǎn)生的磁磁場強度度，從而而可以計計算出電電流大小小由于于光纖具具有抗電電磁干擾擾能力強強、絕緣緣性能好好、信號號衰減小小的優(yōu)點點，因而而在法拉拉弟電流流傳感器器研究中中，一般般均采用用光纖作作為傳輸輸介質(zhì)，其其工作原原理如下下圖： 光纖電電流傳感感器示意

24、意圖激光束通過過光纖，并并經(jīng)起偏偏器產(chǎn)生生偏振光光，經(jīng)自自聚焦透透鏡人射射到磁光光晶體:在電流流產(chǎn)生的的外磁場場作用下下，偏振振面旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)F角度；經(jīng)過檢檢偏器、光光纖，進進人信號號檢測系系統(tǒng)，通通過對F的測量量得到電電流值當(dāng)設(shè)置系統(tǒng)統(tǒng)中兩偏偏振器透透光主軸軸的夾角角為455，經(jīng)過過傳感系系統(tǒng)后的的出射光光強為: l=(Io22)(11+siin2F) 式中Io為為入射光光強通通過對出出射光強強的測量量，就可可以得出出F，從而而可測出出電流的的大小3 激光陀陀螺激光陀螺是是一種不不用外部部參考而而用Saagnaac效應(yīng)應(yīng)的光學(xué)學(xué)方法來來敏感測測量旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體的旋旋轉(zhuǎn)角速速度的新新型固態(tài)態(tài)慣性器器件SS

25、agnnac效效應(yīng)就是是在環(huán)形形光路中中，當(dāng)環(huán)環(huán)路相對對于慣性性空間以以角速度度r轉(zhuǎn)動動時，順順、逆時時針的光光程將產(chǎn)產(chǎn)生差值值L，L=SrCC，這種種效應(yīng)被被稱為SSagnnac效效應(yīng)激激光陀螺螺的共同同基礎(chǔ)就就是Saagnaac效應(yīng)應(yīng)由于于激光陀陀螺具有有尺寸小小、功耗耗低、抗抗振動、抗抗電磁干干擾、噪噪聲小、線線性度好好、動態(tài)態(tài)范圍寬寬、靈敏敏度高等等諸多優(yōu)優(yōu)點，而而廣泛用用于導(dǎo)彈彈制導(dǎo)、飛飛機、艦艦船、宇宇航、人人造衛(wèi)星星、潛艇艇、無人人駕駛飛飛機的慣慣性導(dǎo)航航系統(tǒng)、汽汽車導(dǎo)向向等此此外，在在石油鉆鉆探、攝攝像機、天天線平臺臺和穩(wěn)定定化、機機器人等等自控定定向裝置置的姿態(tài)態(tài)控制中中也得

26、到到了廣泛泛的應(yīng)用用下面介紹它它的工作作原理，如如下圖所示示，介質(zhì)質(zhì)膜高反反鏡構(gòu)成成低損耗耗的激光光諧振腔腔，HeeNe激激光增益益管對光光的增益益作用，使使腔內(nèi)維維持著穩(wěn)穩(wěn)定的順順、逆行行波的振振蕩，為為了檢測測出反向向行波的的頻差，需利利用一片片腔鏡MM1的部分分透射，將將反向行行波引出出腔外，再再經(jīng)合光光棱鏡合合光干涉涉，最后后被光電電元件PPD接收收在激光陀螺螺中所選選用的法法拉弟元元件主要要是火石石玻璃、冕冕牌玻璃璃等各向向均勻的的介質(zhì)而在橫橫向克爾爾效應(yīng)中中，目前前常選用用的是磁磁光晶體體稀土釔釔鐵石榴榴石，如如(BiiPrGdYbb)3(FeAAl)55O12構(gòu)構(gòu)成的磁磁膜，作作

27、為磁鏡鏡代替MM1，當(dāng)KK+，KK_兩束偏偏振光人人射到橫橫向加磁磁場的磁磁鏡上時時，將發(fā)發(fā)生非互互易性相相移，頻頻率有一一差值，當(dāng)當(dāng)入射磁磁場交變變時，則則通過PPD接收收到交變變的偏頻頻，根據(jù)據(jù)這個偏偏頻信號號，對慣慣性系統(tǒng)統(tǒng)進行導(dǎo)導(dǎo)航，這這就是激激光陀螺螺的工作作原理4 微波器器件YIG具有有鐵磁共共振線寬寬窄，結(jié)結(jié)構(gòu)致密密，溫度度穩(wěn)定性性好，在在高頻下下具有很很小的特特征電磁磁損耗等等特點這些特特點使YYIG適適宜于制制成各種種諸如高高頻合成成器、帶帶通濾波波器、振振蕩器、AAD調(diào)諧諧驅(qū)動器器等微波波器件，在在X光波波段以下下的微波波頻段得得到了廣廣泛的應(yīng)應(yīng)用。另外，磁光光晶體還還可做

28、成成環(huán)形器器、磁光光顯示器器等磁光光器件。磁光晶體材材料的研研發(fā)以及及數(shù)據(jù)5 YIGG單晶YIG單晶晶（釔鐵鐵石榴石石）是一一種具有有多項磁磁特性的的氧化鐵鐵合成晶晶體, 常用以以調(diào)節(jié)激激光。國外對YIIG單晶晶材料的的研究始始于19956年年到19958年年，美國國貝爾實實驗室采采用助溶溶劑法率率先研制制成功YYIG單單晶體，119655年，美美國帕肯肯-愛勒勒莫公司司推出了了YIGG單晶薄薄膜。通通過努力力，在660年代代，YIIG單晶晶/薄膜膜即已基基本達到到了實用用化程度度。19964年年，我國國也研制制出了具具有小線線寬的YYIG鐵鐵氧體塊塊狀單晶晶，并著著手將其其制成直直徑僅11m

29、m左左右的YYIG小小球高QQ諧振子子。用于于YIGG調(diào)諧寬寬帶濾波波器、振振蕩器及及其各種種組件中中。19974年年，改課課題組就就完成了了X波段段YIGG調(diào)諧寬寬帶體效效應(yīng)管固固體震蕩蕩器研制制任務(wù)；19775年，何何水校采采用重量量超過1100gg的YGGalGG大單晶晶，加工工成14.433.855mm的的圓盤諧諧振子，繼繼日本TTDK、FFDK之之后研制制成功了了4GHHZ四端端單晶低低損耗環(huán)環(huán)形器，正正向損耗耗小于00.1DDB，用用于衛(wèi)星星地面站站常溫參參量放大大器中。770年代代后，我我國有十十來個企企事業(yè)單單位，包包括一些些大專院院校，科科研院所所從事YYIG鐵鐵氧體單單晶材

30、料料和器件件的研發(fā)發(fā)，但到到90年年代初，大大都因為為各種原原因而退退出了這這一領(lǐng)域域。YIG單晶晶在生長長上具有有一定的的缺點。它它與其它它的寶石石一樣, 自然然形成的的這種晶晶體是非非常稀有有的, 一般應(yīng)應(yīng)用的都都是人工工制備的的。且由由于這種種晶體是是分解熔熔融型化化合物, 用通通常的晶晶體制備備方法不不能制備備，只能能采用溶溶劑生長長法制備備。其缺點具體體表現(xiàn)在在： 制制作的周周期長，使使用的溶溶劑對人人體與環(huán)環(huán)境的損損害大，生生長的方方向無法法控制，參參雜不均均勻，晶晶粒長不不大且成成本高。為了改良它它的生產(chǎn)產(chǎn)，研究究人員研研發(fā)出了了一種特特殊的聚聚光加熱熱爐來進進行人工工制備。聚光

31、爐結(jié)構(gòu)簡單獨特, 主要部件是輻射源和聚光鏡, 它是把輻射源輻射出的射線經(jīng)聚光鏡聚焦后, 能產(chǎn)生很高的能量密度, 從而產(chǎn)生很高的溫度。這種加熱方法具有電阻加熱、高頻加熱、電子束加熱、等離子體加熱等所不能比擬的優(yōu)點。采用這種加加熱爐，可可以使得得生長效效率提高高1020倍倍，生長長過程中中不會生生成毒素素，結(jié)晶晶方向可可控制, 摻雜雜均勻, 可滿滿足大尺尺寸器件件的要求求,成本本相對降降低了許許多。6 TGGG單晶 TTGG是是由福建建福晶科科技股份份有限公公司（CCASTTECHH）在220088年研發(fā)發(fā)出來的的晶體。 TGG單晶晶是用于于制作法法拉第旋旋光器與與隔離器器的最佳佳磁光材材料，適適

32、用波長長為4000-111000nm（不不包括4470-5000nm）。法法拉第旋旋光器由由TGGG晶棒和和一個特特殊設(shè)計計的磁體體組成。穿穿過磁光光材料的的光束的的偏振方方向?qū)⒃谠诖艌鲎髯饔孟掳l(fā)發(fā)生偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，其偏偏轉(zhuǎn)方向向只與磁磁場方向向有關(guān)，與與光束傳傳播方向向無關(guān)。光光隔離器器由一個個45度度偏轉(zhuǎn)的的旋光器器和一對對適當(dāng)放放置的偏偏振器組組成，它它使光束束僅能沿沿一個方方向通過過，而阻阻斷反向向傳播的的光束。 其主要優(yōu)點點： TGG單晶晶具有大大的磁光光常數(shù)、高高熱導(dǎo)性性、低的的光損失失和高激激光損傷傷閾值，廣廣泛應(yīng)用用于YAAG 、摻摻Ti藍藍寶石等等多級放放大、環(huán)環(huán)型、種種子注入入激光器器中。4.3各各種磁光光晶體材材料的研研發(fā)以及及數(shù)據(jù)下面是一些些近年來來石榴石石晶體材材料的數(shù)數(shù)據(jù)：5 發(fā)展展趨勢 磁磁光晶體體材料的的發(fā)展面面臨