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RÉSUMÉ
La magnéto-optique s‘impose désormais dans un grand nombre de domaines: les télécommunications, le traitement du signal, les capteurs et le stockage de l’information. Cet article rappelle d’abord l’origine des effets magnéto-optiques. Les constantes magnéto-optiques de matériaux couramment utilisés sont répertoriées. Des matériaux hybrides émergents comme les cristaux magnétophotoniques et les structures magnétoplasmoniques permettent d’intégrer des fonctions nanophotoniques dans des dispositifs miniaturisés. Les propriétés magnétiques de nanostructures artificielles sont couramment testées par magnétométrie et microscopie magnéto-optique.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Jean-Paul CASTÉRA : Docteur troisième cycle en Optique - Chef des Laboratoires de magnétisme au Laboratoire central de recherches (LCR) - Thomson-CSF
INTRODUCTION
Jusqu’à une époque récente, les applications de la magnéto-optique se limitaient à l’étude des propriétés électroniques des matériaux. Le développement des télécommunications optiques, du traitement optique du signal, des capteurs optiques mais surtout du stockage optique de l’information s’est accompagné d’un regain d’intérêt pour ce type d’interaction entre la lumière et la matière. Les nombreux effets qui en découlent s’accompagnent pour certains d’applications qui sont largement diffusées.
La plupart de ces applications utilisent une propriété unique des interactions magnéto-optiques : la non-réciprocité de l’effet Faraday. Celle-ci se traduit par une rotation de la polarisation qui est indépendante du sens de propagation de la lumière.
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- Version courante de janv. 2016 par Jacques FERRE
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Origine des effets magnéto-optiques3. Matériaux magnéto-optiques
Concernant les applications, on distingue deux grandes classes de matériaux magnéto-optiques. Les premiers, utilisés en transmission, sont transparents et présentent, soit une constante de Verdet importante (matériaux diamagnétiques ou paramagnétiques), soit une forte rotation Faraday (matériaux ferromagnétiques) ou encore un effet Cotton-Mouton élevé. La deuxième classe rassemble les matériaux réfléchissants qui présentent un effet Kerr significatif et dont l’application principale concerne l’enregistrement magnéto-optique.
3.1 Matériaux transparents
La rotation Faraday varie considérablement d’un matériau à l’autre comme l’indique le tableau 2. Les verres dopés au terbium et les grenats de terbium et d’aluminium ont une constante de Verdet importante dans le spectre visible et une faible absorption (de l‘ordre de 0,25 dB/cm), ce qui les rend attractifs pour les applications comme isolateurs optiques. Mais ils sont concurrencés par une nouvelle classe de matériaux appelés semi-conducteurs magnétiques dilués qui présentent des rotations Faraday beaucoup plus grandes. Ces composés ont des propriétés magnétiques et semi-conductrices inhabituelles. Leur grande rotation Faraday provient des ions magnétiques qui, polarisés par le champ magnétique appliqué, produisent des champs effectifs très importants tels que vus par les électrons et les trous via les interactions d’échange. Même à température ambiante, cet accroissement du champ est de l’ordre de 100 dans Cd0,55 Mn0,45 Te.
Cependant, les matériaux magnéto-optiques les plus employés, et tout particulièrement dans le proche infrarouge pour les télécommunications optiques, sont les grenats ferrimagnétiques. Ces matériaux furent découverts indépendamment par Bertaud et Forrat en 1956 et Geller et Gilleo en 1957 ...
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Matériaux magnéto-optiques
BIBLIOGRAPHIE
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