Изучение магнитооптической дифракции в пленках ферритов-гранатов

Основная цель исследования
Изучить магнитооптическую дифракцию в эпитаксиальных слоях магнитоупорядоченных пленок, которые представляют собой фазовую дифракционную решетку для распространяющихся электромагнитных волн.

Основные задачи исследования
Изучение литературных источников по теме исследования и методов определения характеристик пленок ферритов-гранатов;
Конструирование и создание магнитооптической установки;
Юстировка оптической части и настройка канала регистрации оптического сигнала дифракционной установки.

Основные задачи исследования
Выбор образцов, обладающих периодической доменной структурой;
Разработка методики регистрации пространственного положения и интенсивности дифракционных максимумов в спектре;
Измерений параметров дифракционного спектра при перемагничивании доменной структуры постоянным магнитным полем;

Взаимодействие электромагнитной волны с магнитными неоднородностями доменной структуры

Проявление эффекта Фарадея
в зависимости от того, параллельно или антипараллельно ориентирован вектор J в домене по отношению к направлению распространения света, т. е. домены с различной по направлению намагниченностью вращают плоскость поляризации света в разные стороны.
Угол поворота плоскости поляризации равен:

Для симметричной решетки интенсивность в первом дифракционном максимуме:
Направление на дифракционные максимумы определяется из условия
(2)

Принципиальная схема установки
1 – ПП лазер; 2 – источник питания лазера; 3 – генератор ГЗ-118;
4 – образец МПФГ; 5 – электромагнит; 6 – источник питания электромагнита; 7 – фотодиод ФД-7Г; 8 – источник напряжения обратного смещения фотодиода; 9 – цифровой осциллограф RIGOL DS1052E

Внешний вид экспериментальной установки

Структура образца
Bi содержащая пленка феррит-граната, выращенная на подложке гадолиний-галлиевого граната (ГГГ)

Излучатель установки
В качестве источника излучения используется полупроводниковый лазер MDH650-16, c возможностью внешней модуляции длиной волны 650 нм.

Экспериментальная установка
Гониометр ГС-5
1 - место крепления лазера;
2 - вращающийся столик;
3 - алидада;
4 - зрительная труба.

Экспериментальная установка
Фотоприемником сигнала интенсивности дифрак- ционных максимумов является полупроводниковый диод ФД-7Г, включенный по схеме обратного смещения.
Для устранения влияния внешних факторов фотоприемник был установлен в металлический электроизолированный корпус, имеющий малое апертурное отверстие.

Экспериментальная установка
Образец устанавливался между полюсами электромагнита,
закрепленного на столике гониометра, что позволяло устанавливать точную ориентацию образцов по отношению к падающему лучу лазера.

Экспериментальная установка
Фотоприемник закреплен на алидаде гониометра, перемещение последней позволяет точно измерять пространственное положение дифракционных максимумов.
Сигнал с фотоприемника регистрируется на цифровом осциллографе DS1052E.

Цифровой осциллограф

Лабиринтная доменная структура
ДС образца (Lu, Y, Bi)3 (Fe, Ga)5 O12 в размагниченном состоянии

Полосовая доменная структура

Дифракционный спектр

Экспериментальная зависимость периода ФДР от величины магнитной индукции поля

Вычисление коэрцитивной силы образца

Зависимость интенсивности излучения в первом дифракционном максимуме

Заключение
Изучены физические явления и магнитных свойствах пленок ферритов-гранатов с доменной структурой;
Создана экспериментальная установка для измерения основных параметров дифракционного спектра;
Выполнена юстировка оптической части и настройки канала регистрации оптического сигнала установки;

Заключение
Освоена методика регистрации пространственного положения и интенсивности дифракционных максимумов в спектре;
Исследованы зависимости изменения периода доменной структуры и интенсивности дифракционных максимумов от величины внешнего плоскостного магнитного поля;