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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Interactions ondes optiques – ondes magnétostatiques7. Dispositifs d’affichage et systèmes d’impression magnéto-optiques
Le développement des grenats ferrimagnétiques dopés par des atomes de bismuth présentant des rotations Faraday et des figures de mérite très élevées dans le domaine visible a permis de visualiser directement une configuration magnétique stockée permettant ainsi la réalisation de modulateurs en ligne rapides et de composants mémoires pour systèmes d’affichage. Le principe de fonctionnement de ces dispositifs est représenté sur la figure 18. L’information à visualiser correspond dans la couche magnéto-optique à un domaine magnétique (ou à une série de domaines) d’une polarité donnée, le reste de la couche étant aimanté dans l’autre direction. En raison de l’anisotropie uniaxiale du grenat, l’aimantation est orientée perpendiculairement au plan de la couche. Quand une lumière polarisée linéairement traverse le grenat, les plans de polarisation des faisceaux correspondant à l’information et au reste de la couche (le fond) tournent dans des directions opposées. Si l’analyseur est réglé de manière à bloquer la lumière correspondant à une des directions de l’aimantation (par exemple le fond), alors la lumière correspondant à l’autre direction (information) sera transmise à cause de l’effet Faraday. Le maximum de transmission ne dépend que du facteur de mérite de la couche magnéto-optique. À 570 nm de longueur d’onde, valeur pour laquelle le facteur de qualité Q est maximal, une couche mince de SmGaBiG de 12 mm d’épaisseur présente une transmission de 5,1 % et un contraste de 180 : 1 entre les états ON et OFF. À cette longueur d’onde, la rotation Faraday atteint 30 000×/cm et Q = 6,3×/dB. Dans les dispositifs réels, le contraste chute à 20 : 1. Cela provient de l’emploi de lumière blanche et de la variation de la rotation Faraday avec la longueur d’onde.
Pour former l’image magnétique, deux techniques sont utilisées.
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La première découle des nombreux travaux effectués sur les mémoires à bulles magnétiques dans les couches minces de grenat. Les bulles sont des domaines magnétiques circulaires dans lesquels l’aimantation est perpendiculaire au plan de la couche et orientée dans une direction opposée à celle de l’aimantation dans le reste de la couche. Ces domaines sont mobiles et sont déplacés le long...
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BIBLIOGRAPHIE
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(6) - COOPER (R.W.) - Electron. Appl. Bull. - 1972, n× 31, p. 244-257.
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