Bibliographie & annexes
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NOTE DE L'ÉDITEUR
Cet article est la réédition actualisée de l’article E1962 intitulé « Application de la magnéto-optique» paru en 1997, rédigé par Jean-Paul CASTÉRA.
RÉSUMÉ
Cet article présente tout d’abord les spécificités et avantages de la magnéto-optique, ainsi que ses nombreuses applications. Les dispositifs magnéto-optiques utilisés les plus couramment (isolateurs, circulateurs, modulateurs, déflecteurs, pour l’imagerie…) sont décrits. Les progrès en nanosciences (nano-optique, nano-magnétisme, nanomatériaux et nano-structuration) doivent permettre l’intégration de nombreuses fonctions dans des dispositifs miniaturisés reposant sur des disciplines émergentes: la magnéto-photonique et la magnéto-plasmonique. De nouvelles opportunités sont aussi ouvertes en microscopie magnéto-optique appliquée aux sciences des matériaux et à l’étude de systèmes magnétiques nanostructurés destinés, en particulier, à l’électronique de spin.
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Jean-Paul CASTÉRA : Docteur 3 cycle en Optique - Chef des Laboratoires de magnétisme au Laboratoire central de recherches (LCR) - Thomson-CSF
INTRODUCTION
L’interaction entre une onde optique et un milieu magnétique conduit à une grande variété d’effets, comme le décrit l’article consacré aux effets magnéto-optiques (E 1960).
Ces interactions et plus particulièrement deux d’entre d’elles, l’effet Faraday et l’effet Kerr magnéto-optique, ont été mises à contribution dans des applications très diverses couvrant les domaines des télécommunications optiques, du stockage de l’information, de la visualisation et des capteurs. Ainsi, l’utilisation de dispositifs non réciproques tels qu’isolateurs ou circulateurs dans des systèmes de liaisons optiques permet, par analogie avec les ondes hyperfréquences guidées, de remplir des fonctions nouvelles.
Dans le domaine du stockage des données, après les recherches intensives menées sur les mémoires adressables optiquement qu’elles soient de type holographique ou point par point, le disque magnéto-optique qui est un disque optique réinscriptible s’est imposé comme un standard en péri-informatique et dans l’industrie de l’audio grand public. Toujours dans le domaine du stockage de l’information, la lecture massivement parallèle des bandes magnétiques par voie magnéto-optique pourrait s’avérer déterminante dans le futur car elle permet de concevoir des systèmes d’archivage dont le potentiel de croissance en capacité et débit n’est plus limité par le système de balayage mécanique utilisé dans les systèmes actuels à haute densité.
La rotation Faraday dans les grenats ferrimagnétiques a également été exploitée dans des écrans de visualisation ou pour réaliser des modulateurs de lumière pour imprimantes. Les effets magnéto-optiques dans les fibres optiques ou dans les grenats ferrimagnétiques sont mis à profit pour la mesure des courants forts et en magnétométrie. La magnéto-optique intéresse aussi le secteur du contrôle non destructif, celui du traitement du signal et s’avère également un outil d’analyse très puissant en physique des solides.
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- Version courante de avr. 2016 par Jacques FERRE
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Imagerie des domaines magnétiques3. Déflecteur
Ce dispositif est constitué d’un réseau diffractant de domaines magnétiques commandable électriquement. Tout matériau magnétique est divisé en régions où l’aimantation est uniforme. Cette configuration, encore appelée domaines magnétiques, correspond à une distribution de l’aimantation énergétiquement favorable. Un domaine magnétique en bande est une région allongée, droite et étroite dans laquelle l’aimantation est à peu près constante. Sa largeur varie typiquement de 0,5 à 40 mm ou plus, sa longueur pouvant atteindre plusieurs centimètres. Dans une couche mince de grenat BiYIG présentant une anisotropie uniaxiale, les dipôles d’un domaine à l’autre sont orientés vers le haut ou vers le bas par rapport à la surface de la couche. Par ailleurs, cette structure en domaines s’aligne parallèlement à un champ magnétique appliqué dans le plan de la couche, la largeur des domaines étant inversement proportionnelle au champ appliqué.
La figure 7 explique le fonctionnement d’un tel réseau de domaines magnétiques. Le faisceau lumineux incident de longueur d’onde λ est supposé être polarisé linéairement avec le champ électrique E parallèle aux domaines magnétiques en bandes. Par effet Faraday, la polarisation de l’onde incidente tourne dans le sens des aiguilles d’une montre au passage dans les domaines impairs et dans le sens opposé dans les domaines pairs. Cette rotation différentielle génère une composante de champ électrique E⊥ perpendiculaire à la polarisation incidente et modulée spatialement selon un signal carré dont la période est celle des domaines magnétiques. Suivant le principe de Huyghens, toutes les composantes E// de l’onde optique s’additionnent alors que toutes les composantes E⊥ s’annulent. Pour une onde se propageant avec un angle α tel que d sinα = λ /2, les composantes E // et E⊥ sont déphasées de 180× comparativement au cas précédent. Dans ce cas, les composantes E// s’annulent et les composantes E⊥ s’ajoutent. L’onde résultante est alors polarisée linéairement dans un plan perpendiculaire à celui de l’onde incidente.
De façon plus générale, les ondes émergentes s’ajoutent en phase à...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - BADER (S.D.) - J. Magn. Magn. Mater. - 1991, n× 100, p. 440-454.
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(6) - COOPER (R.W.) - Electron. Appl. Bull. - 1972, n× 31, p. 244-257.
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