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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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Matériaux magnéto-optiques
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2. Observables magnéto-optiques
Intéressons nous maintenant aux modes de propagation de la lumière avant de déterminer les observables, c’est-à-dire les quantités mesurables par des techniques magnéto-optiques.
2.1 Modes de propagation de la lumière en MOL
La propagation des ondes électromagnétiques dans un milieu homogène aimanté et soumis à des perturbations magnétiques est régie par les équations de Maxwell :
( 20 )
( 21 )
( 22 )
( 23 )
E et H représentent respectivement le champ électrique et le champ magnétique de l’onde électromagnétique, ε0 et μ 0 étant la permittivité et la perméabilité initiale du matériau. Les effets du champ sont décrits par le déplacement électrique D et l’induction magnétique B. [ε (1)] et [μ (1)] représentent respectivement le tenseur de permittivité électrique et de perméabilité magnétique. P est la polarisation électrique et M l’aimantation. Aux fréquences optiques, ainsi que l’ont démontré Landau et Lifshitz ...
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