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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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Nowadays, magneto-optics apply to novel technical areas:optical telecommunications, signal processing, sensors and information storage. This article quotes first the origin of magneto-optical effects. The magneto-optical constants of commonly used materials are reported. Emerging hybrid media such as magneto-photonic crystals and magneto-plasmonic structures will allow to integrate nano-photonic functions in miniaturized devices. The magnetic properties of artificial nanostructures are commonly tested by magneto-optical magnetometry and microscopy.
Auteur(s)
-
Jacques FERRE : Ingénieur ESPCI, Directeur de Recherche Emérite au CNRS - Laboratoire de Physique des Solides, CNRS, Université Paris-Sud-Saclay, 91405 Orsay, France
INTRODUCTION
Le développement des techniques de magnétométrie ou d’imagerie magnéto-optique est intimement lié aux progrès des applications en télécommunications optiques, traitement optique du signal, capteurs optiques et stockage optique de l’information. De nouveaux enjeux se présentent maintenant, comme pour tester les composants pour l’électronique de spin cf. [E2135]. La plupart des applications utilisent des propriétés uniques de la magnéto-optique : sensibilité, résolution spatiale et temporelle et non-réciprocité des effets.
L’intérêt marqué pour l’utilisation de la magnéto-optique a suscité un regain d’intérêt pour atteindre une compréhension approfondie de l’interaction entre la lumière et la matière dans les matériaux magnétiques. La théorie classique des effets magnéto-optiques sous champ est présentée tandis que l’aspect quantique est requis pour interpréter les effets dans les matériaux aimantés. Une nouvelle technique prometteuse, la magnéto-optique non-linéaire sur génération optique de seconde harmonique (MOGSH) a été mise en œuvre récemment depuis 1996. Elle permet de tester le magnétisme d’interfaces enterrées dans des structures multicouches. L’investigation magnéto-optique des propriétés statiques et dynamiques de structures en couches minces ou de nanostructures est aussi en plein essor. Par ailleurs, une voie de recherche est désormais ouverte sur de nouveaux matériaux, comme les cristaux magnétophotoniques. Ils présentent des effets magnéto-optiques exacerbés surtout lorsqu’ils sont associés à des structures magnétoplasmoniques.
Dans cet article, l’origine des effets magnéto-optiques est rappelée et les constantes magnéto-optiques de matériaux couramment utilisés sont répertoriées. De nouveaux matériaux hybrides, comme les cristaux magnéto photoniques [NM2020], [AF3710] [AF3711] et les structures magnétoplasmoniques [AF3565], permettront d’intégrer des fonctions nanophotoniques dans des dispositifs miniaturisés ; leurs propriétés optiques et magnéto-optiques sont examinées.
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
optics | electronic
VERSIONS
- Version archivée 1 de nov. 1997 par Jean-Paul CASTÉRA
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4. Conclusion
En plus de leur apport en spectroscopie, les investigations magnéto-optiques sont de plus en plus couramment utilisées pour mesurer l’aimantation de nombreux matériaux. De plus, elles permettent un test non destructif du magnétisme de structures multicouches et de nano-éléments destinés à être intégrés dans des dispositifs miniaturisés. De nombreux chercheurs et ingénieurs tentent d’abord de déterminer l’origine des effets magnéto-optiques dans ces matériaux et dans de nouvelles structures ; c’est l’un des buts de cet article. Ensuite, ils adaptent ces structures à leur problème spécifique.
La magnéto-optique est un domaine en plein essor qui a conduit à de nouveaux développements pour :
-
l’imagerie magnéto-optique, très utilisée pour étudier la dynamique de l’aimantation ;
-
l’opto-magnétisme, c’est-à-dire le renversement tout optique de l’aimantation, sans champ appliqué, à une échelle de temps femto-seconde. Ce phénomène est attribué à l’effet Faraday inverse produit par le champ électromagnétique ;
-
la magnéto-optique ultrarapide qui permet de suivre l’évolution de l’aimantation aux temps ultracourts (picoseconde, voire femtoseconde ;
-
la magnéto-optique linéaire du second ordre qui permet de faire une mesure élégante par voie optique de l’énergie magnétique dans des cristaux de basse dimensionnalité ;
-
la magnéto-optique non linéaire (MONL), et plus particulièrement la génération de seconde harmonique (MOGSH), qui permet d’accéder au magnétisme de surface et d’interfaces enterrées, point crucial devant l’émergence de nouvelles structures en couches ultraminces orientées vers l’électronique de spin ...
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