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1845 年法拉第效应被发现至今,为人们所熟知的磁光效应大致有法拉第 效应,克尔效应和塞曼效应等。法拉第效应如上边所说,是指偏振光在经过有 磁性的样品且透射穿过样品后,透射光的偏振面相对于入射偏振光发生一定角度 的偏移的现象。其产生的根本原因,从光学上来讲,就是左旋偏振光和右旋偏振 光在磁性材料中折射率不同,从而使得两种偏振光在磁性样品中传播的过程中产 生了光程差,进而产生相位差,从样品中出射后两种偏振光合成的透射光就表现 为偏振面较入射光来讲发生了一定角度的偏转。塞曼效应是指在外磁场中,光源发出的光的各能级谱线在磁场下进一步分裂 成更多条,并且分裂出的各谱线的间隔和外磁场的大小成正比的磁光效 ...
。这就导致了法拉第效应在磁畴成像方面上并没有实际应用能力可言。因此,利用偏振光在磁 性样品表面反射后偏振面的偏转来对磁畴图象进行表征,是磁光效应成像的唯yi选择。同时,由于极向克尔效应的成像效果zui好,垂直磁各向异性较强的样品具有 更广阔的应用潜力。基于克尔效应,可以动态观察磁性样品磁畴变化的仪器叫作克尔显微镜 (Kerr microscope) ,有别于SMOKE 装置通常使用激光作为光源,出于便于成像的考虑,克尔显微镜一般使用高亮度的LED光源,同时配备不同放大倍数的光学显微镜镜头,在使用白光光源的情况下适用于1-100μm尺度范围的磁畴的成像。主要是利用偏转后反射光光强的变化来反映不同 ...
。前者被称为法拉第效应,后者被称为汉勒效应。在前人的研究和Alfred Kastler的工作基础上,R.R Parson在20世纪60年代末证明了III-V型半导体GaSb中的光诱导自旋取向。Alfred Kastler帮助确立了气体中光诱导自旋极化的基本原理。这是通过一个非常简单的测量来完成的,用圆形偏振光泵浦,测量圆形发光。1971年,克劳迪·赫尔曼和乔治·兰佩尔用偏振光和磁场测量了GaSb中电子的自旋进动。这两项关于GaSb的初步研究激发了半导体领域的光学取向(OISO)。稳态测量或许,研究半导体中OISOzui简单、zui有效的方法是稳态偏振光致发光(PL)测量。通常,这是通过使用连续 ...
磁光效应的应用和拓展MOKE的主要技术应用是MO记录。除了这种应用之外,克尔效应还不断得到新的应用。例如,MO克尔光谱已被用于检测表面磁性,甚至用于可视化表面磁畴和畴壁的运动。MO Kerr光谱学已被应用于研究磁性多层的性质,如振荡层间磁耦合,等离子体共振引起的MO增强效应,以及超薄铁磁薄膜中的量子约束效应。MO - Kerr光谱学应用的其他领域包括,例如,在Co-Pt相图中发现新晶体相的形成。此外,单晶的磁晶各向异性,即磁性能与磁化方向相对于结晶轴的依赖关系,已经用MO克尔光谱明确地观察到。另一个应用是使用MOKE在薄膜中记录亚皮秒级的自旋动力学和磁弛豫过程,还可以可视化对磁脉冲的时空响应。 ...
是次要作用。法拉第效应的第1个应用是由法拉第自己提出的,他建议将其作为测量磁场强度的工具,因为它在磁场中似乎是线性的。后来在特殊制备的铁、钴和镍薄膜中对法拉第效应的测量表明,对这些铁磁性材料来说,线性依赖关系并不成立。在研究克尔效应时,里吉观察到反射光不仅显示出偏振面倾斜,而且还显示出偏振面倾斜变成椭圆极化。后一个量现在被称为克尔椭圆率。它zui初是由Zeeman 定量测量的,他是上世纪末研究Fe, Co和Ni中的克尔效应的科学家之一。在他的后续研究中,Zeeman发现了横向MO - Kerr效应(T-MOKE),这是在Wind从理论上预测了第三种可能的几何形状,即横向或赤道几何形状(见图1) ...
对半导体中的法拉第效应进行了大量的实验和理论研究。那时,人们开始习惯于将MO现象与材料的能带结构联系起来。实验技术的进步使得在0.5 ~ 5ev的宽能量范围内测量MO光谱成为可能。Krinchik和他的同事对铁磁体Fe、Co和Ni的各种MOKE谱进行了特别详细的研究。磁光测量在固态研究中不断成熟,成为一种有吸引力且广泛使用的光谱工具。因此,在过去的三十年中,出现了许多关于测量许多材料的MO光谱的出版物。当我们考虑哪一种MO效应被广泛使用时,我们会发现现在绝大多数的MO研究都是利用MO Kerr效应,而法拉第效应的使用要少得多。显而易见的原因是,对于金属材料,透射光的强度随着材料的厚度呈指数下降 ...
能会诱发寄生法拉第效应,这种效应叠加在由样品磁性引起的任何光旋转上[见图1(b)]。这种效应对于沿物镜轴施加的磁场是重要的,但是从样品中出现的不均匀的面内场或杂散场也可能在透镜中产生法拉第旋转这样的贡献可能会降低域图像的质量,导致对实验数据的误解,或给矢量克尔显微镜带来实质性的错误。法拉第效应zui严重的影响发生在克尔显微镜中,通过绘制图像的整个或局部选定区域的强度作为磁场的函数(MOKE磁强计)来测量MOKE磁化回路。高度扭曲的循环可能会出现,如下面的各种例子所示。基于激光的室温MOKE磁强计不会经历这样的扭曲,因为光学元件足够远离磁铁。在面内外加磁场的情况下,zui近提出了一种抑制法拉第贡 ...
,以及上述的法拉第效应与磁场的应用。使用变焦镜头,可以实现可变视野。图1.(a)双远心全景克尔显微镜的光路(b)饱和后磁场变化的磁电传感器元件沿传感器长轴形成的磁畴。磁性样品的平行照明是由一个准直的大功率LED光源实现的。(a)指出了可旋转偏振器、补偿器和分析器的位置。光圈光圈位于前光学透镜组的焦平面上。共轭像面相对于光轴是倾斜的。倾斜相机探测器通过使成像平面与相机传感器一致来提供样品的聚焦成像。强区域对比和大视野的优势,在总览显微镜是在成本上实现的。由于物镜的倾斜,只有一小片样品被聚焦,该区域由光学系统的景深确定。磁性试样的过焦和过焦可以通过使物镜远离照明轴倾斜从而在相机传感器处获得聚焦图像 ...
情况称为极性法拉第效应。图1.磁化诱导的圆双折射(a),圆二色性(b),以及垂直入射平面偏振光的极性法拉第几何中两种效应(c)的叠加。在垂直于传播矢量的平面上,显示了光偏振的轨迹。两个面外磁化畴对极化状态有不同的影响,如与畴颜色相同的箭头所示。在(c)中,法拉第旋转是指椭圆长轴的旋转。虽然法拉第旋转让人联想到光活性介质的圆双折射,但有一个重要的区别:如果光再次以相反的方向通过材料,在法拉第效应的情况下,旋转不会取消,而是会加倍。这种不可逆性的原因是法拉第旋转与磁化方向而不是光轴有关。磁化相对于传播方向的反转导致沿m轴的首xuan左圆形模式和右圆形模式的交换。相反的畴会因此导致法拉第旋转和椭圆性 ...
。基于克尔或法拉第效应的经典磁光学显微镜是研究当前外加磁场下磁畴的一种合适方法。然而,经典光学显微镜的分辨率受限于衍射极限,即约为照射光的半个波长。扫描近场光学显微镜(SNOM)是一种先jin的光学显微镜方法,它将亚波长大小的探针放置在靠近样品表面的位置,并对其进行光栅扫描以形成光学图像。突破衍射极限的SNOM分辨率取决于探头尺寸和探头表面距离,两者都应远小于光的波长。利用Kerr和Faraday效应,构建了许多不同配置的近场磁光成像系统,包括孔径透射、孔径反射和无孔径soms。在大多数这些系统中,通过将光纤探头弯曲到音叉的一只臂上来实现探头表面距离控制,这种技术效果很好,但需要为每次探测做充 ...
榴石膜来表示法拉第效应,因为这种极性几何结构在法拉第显微镜中zui常用。图1图1综述了可用于磁畴成像的四种传统磁光效应。从左到右依次为:效应名称及其发现年份、光学描述、对磁化矢量M的灵敏度、作者和首次应用于成像的年份,以及光学偏光显微镜的典型对比外观。畴图像取自具有垂直各向异性的单晶石榴石薄膜(上排)和厚度为0.5 mm的Fe3 wt % Si薄片(其他排)的(100)表面。表示的是照明光的偏振方向及其入射面。图像中的箭头表示畴的局部磁化方向。Kerr和Voigt效应显示了相同的域模式,而梯度效应显示了非常相似的域状态。为了应用显微镜的传统效果,样品被平面偏振光照射,即通过横向电磁波,该电磁波 ...
的成像利用了法拉第效应。这两种效应的基本原理是相似的。从磁性样品表面反射或通过磁性样品透射的光将与样品内部的磁化相互作用。通过这种相互作用,光的偏振态会发生变化,入射和反射(透射)光束之间的差异可以用来研究样品不同区域内的磁化强度。磁光克尔效应显微镜通过三种主要类型的磁光克尔效应,获得了不同材料的zui佳光学对比条件。根据入射光偏振、入射平面和样品磁化之间的矢量关系,这些类型可分为极性、纵向和横向克尔效应。图2显示了纵向情况下这些物理量之间的方向关系。图2为了检测从磁化表面反射引入光偏振态的变化,在光程中放置了一对近交叉的偏振器。入射光束上的线性偏振器将偏振限制在一个方向上。通过光与磁化表面的 ...
应)或透射(法拉第效应)时的小旋转被用来映射磁化。磁光记录是基于相同的效果。这种方法允许在测量过程中施加外部磁场而不影响探针,如果要研究磁化动力学,这是一个明显的优势。磁光技术的空间分辨率受衍射限制,但研究人员经常低估光学显微镜的能力:分辨率几乎可以比波长小一个数量级。在比较不同的显微技术时,应该记住,有用的空间分辨率是由信噪比以及光斑大小或相互作用长度决定的。定量的、“与平台无关”的表征手段可以从作为空间频率函数的信噪谱中获得(例如,在具有相对平坦分布的特征作为空间频率函数的测试样品上测量)。然后,分辨率可以简单地定义为信噪比跨越单位的频率(因此反比为波长或空间尺度)。然而,如果希望将光学的 ...
的示意图一、法拉第效应磁光传感器的原理是法拉第效应。它描述了通过磁光传感器的线性偏振光的偏振平面的旋转,该磁光传感器暴露在磁场中,该磁场平行于应用光波的传播方向。更具体地,线偏振光由具有相同频率和相位的左圆偏振波和右圆偏振波叠加而成。当光通过施加与光波方向平行的磁场的MO 介质时,它会分散成两个具有不同相速度的相反旋转的圆偏振波。由于这两个部分波的相移 - 光的偏振面的旋转和每个分量的不均匀吸收 - 导致椭圆偏振波,这zui终是磁场强度的可分析现象,并允许有深入了解样品的磁性。图4.这是动态范围为0.05 至 30kA/m 的 MO 传感器在整个传感器表面上的特性图二、传感器晶片为了实现准确的 ...
光效应又分为法拉第效应、磁线阵双折射、塞曼效应、磁光克尔效应等。(1)磁光法拉第效应磁光法拉第效应又称磁光旋光效应,是指当一束线偏振光从磁光材料沿磁场方向透射时,由于材料折射率的不同,磁光材料中的左旋和右旋偏振光,即偏振面相对于入射光的偏振面偏转一定角度的一种磁光现象。法拉第效应产生的根本原因是磁光材料中的电子等磁性粒子发生光学跃迁。在磁场的作用下,这种跃迁使得在磁光材料内部传输的左旋圆偏振光和右旋圆偏振光产生一定的色散差,导致zui终透射光的偏振面相对入射光旋转了一定角度。(2)磁线振双折射当一束线偏振光以垂直于磁场方向的方向从磁光材料传输时,线偏振光被分解成两个偏振光,两种偏振光在材料中以 ...
如,可以利用法拉第效应分析更薄、更透明的薄膜。MOKE还可以用于在薄膜上进行磁写入,如图1a, b所示。因此,可以用磁探针的两端具有不同磁极性的磁探针尖端来写入薄膜,因此用探针的一端写入时显示为暗,而用另一端写入时显示为亮,这取决于各自区域的磁化方向。当然,整个过程与磁畴磁光观测在相同的实验条件下进行,即垂直于薄膜表面发射偏振光,同时使用光学分析仪进行光检测。还应该注意的是,在这个例子中,整个薄膜垂直于表面磁化,为了使书写不容易受到杂散场的干扰,薄膜必须具有很高的矫顽力。通过使垂直于表面的薄膜饱和或退磁,可以擦除薄膜上的文字。关于从薄膜上擦除磁性信息的一个有趣的建议涉及到磁场的缺失。在这种情况 ...
原因,克尔和法拉第效应也被称为圆双折射效应。V oight和Cotton和Mouton在顺磁液体中发现的磁双折射现象。这些效应被称为线性磁双折射。Williams以及Fowler和Fryer首先应用磁光成像技术来实现磁畴的可视化,这些都是基于Kerr效应。由于克尔显微镜的这些最早的应用,连续的系统发展大大增强了传统克尔技术的能力。通过干涉层的应用实现了显著的对比度增强,但克尔显微镜的突破是随着20世纪80年代视频显微镜和数字图像处理的引入而来的。自20世纪50年代以来,法拉第显微镜也主要用于磁性柘榴石薄膜和正铁氧体的透射实验,由于法拉第效应比克尔效应强得多,因此不需要电子对比度增强。基于Voi ...
or)是基于法拉第效应而不是电效应来分析磁场。磁光传感器的技术优点是可以直接在磁性材料表面上方立即获得测量数据,这取决于传感器的尺寸。因此,对磁场分布的实时测量可以进行,而不需要耗时的点对点扫描,如使用霍尔传感器所需要的。二、MO-sensor的工作原理磁光传感器是基于迈克尔-法拉第在1845年发现的法拉第效应,他认识到光通过透明介质时,外部施加的磁场会改变光波,这取决于磁场。这一发现是光和磁之间相互作用的第一个迹象,后来导致了麦克斯韦方程的建立,其中包括将光描述为电-磁波。经典物理学中的电-磁相互作用的基本原理就是通过这些发现而产生的。法拉第效应描述的是旋转的通过磁体的偏振光的偏振面(振动面 ...
光原理是基于法拉第效应。它描述了线偏振光在穿过透明介质时的平面旋转。当光通过磁光介质时,偏振的不同旋转角度取决于局部磁场强度,从而产生可以视觉评估的对比度差异。因此,实现了整个传感器表面上准静态磁场的直接、实时可视化。图1.磁光效应的示意图磁场可视化的基础是利用法拉第效应的磁光传感器技术。该传感器在传感器平面上产生一个二维的磁场图像。因为传感器平面被只有几微米厚的镜面覆盖,所以可以检测到靠近测试样本表面的杂散场。探测到的是测试试样的磁场相对于磁光传感器表面的法向分量。二.尺寸型号三.应用和传感器类型A型传感器质量检查和几何评估: ·磁性编码器 ·电工钢板 ·法医安全特性 ·剩磁B/C型 ...
——物镜上的法拉第效应还原技术,以更好地建立磁域过程中的克尔成像。这种新开发的磁显微镜技术具有独特的系统、组件和专有软件,在自旋电子学和半导体相关行业中有广泛的应用。自推出以来,许多系统已成功安装在世界知名的大学和研究机构,在新加坡和整个亚太地区取得了优异的成绩。通过不断创新,满足全球目标市场的功能需求,公司始终处于技术的前沿。我们将充满激情,前瞻性,理解并提供解决方案,以满足您的技术创新需求。上海昊量光电作为Vertisis在中国大陆地区独家代理商,为您提供专业的选型以及技术服务。对于Vertisis有兴趣或者任何问题,都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。如果您对磁光克尔显微镜有兴趣 ...
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