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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Déflecteur2. Modulateur
Le schéma d’un modulateur magnéto-optique est représenté sur la figure 5. Un champ magnétique constant Hdc est appliqué perpendiculairement à la direction de propagation de la lumière. Parallèlement à cette direction de propagation, un champ magnétique variable Hrf module l’aimantation d’un angle ± θ et génère une composante d’aimantation modulée dans le temps. Par effet Faraday, cette composante module le plan de polarisation de la lumière, modulation qui est ensuite convertie en modulation d’amplitude à l’aide d’un analyseur.
Les modulateurs magnéto-optiques basses fréquences (< 1 Mhz) utilisent, suivant la longueur d’onde, des verres diamagnétiques ou paramagnétiques, ou encore des grenats de fer pour les applications dans le domaine infrarouge . La modulation à haute fréquence avec des bandes passantes allant jusqu’à 300 Mhz est possible avec des modulateurs en couche mince utilisant des ondes optiques guidées.
La modulation magnéto-optique de la lumière en hyperfréquences en présence de résonance magnétique fut proposée et démontrée très tôt. Dans les guides d’onde en couche mince de grenats magnéto-optiques, dans lesquels des angles de précession de l’aimantation très importants peuvent être obtenus, la résonance ferrimagnétique induit une conversion dynamique des modes optiques à travers les effets Faraday, Cotton-Mouton, ou simultanément ces deux effets. Les fréquences de modulation se situent dans le domaine du gigahertz et peuvent être accordées à l’aide d’un champ magnétique externe. Il est nécessaire, pour obtenir un taux de modulation important, que les modes couplés soient adaptés en phase. L’emploi de l’effet Kerr n’est pas très attractif en raison de la faible modulation d’indice qui est obtenue après réflexion sur une seule couche de matériau ferromagnétique. Mais une configuration astucieuse, représentée sur la figure 6 peut considérablement augmenter l’effet ...
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Modulateur
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ANON - Aviat. Week Space Technol. - 1990, n× 132 (4), p. 96.
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(2) - BADER (S.D.) - J. Magn. Magn. Mater. - 1991, n× 100, p. 440-454.
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(3) - CASTÉRA (J.-P.), MEUNIER (P.-L.), DUPONT (J.-M.), MORONVALLE (C.), FARNOUX (T.), CARENCO (A.) - Electrooptic and Magneto-optic Materials. - 1988, dans : J.-P. Huignard (Éd.), SPIE Proceedings Vol. 1018, Bellingham, WA : SPIE, p. 126.
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(4) - CASTÉRA (J.-P.), HEPNER (G.) - IEEE Trans. Magn. - 1977, MAG-13, p. 1583-1585.
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(6) - COOPER (R.W.) - Electron. Appl. Bull. - 1972, n× 31, p. 244-257.
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