Bibliographie & annexes
Présentation
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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In this article the specific features and advantages of magneto-optics are first described, justifying their use for applications in many areas. The most usual magneto-optical devices (isolators, circulators, modulators, deflectors, for imaging, etc.) are described. The enormous advances in nano-science (nano-optics, nano-magnetism, nano-materials and nano-patterning) should allow the integration of many functions in miniaturized devices through emergent disciplines, magneto-photonics and magneto-plasmonics. New opportunities are also opening in magneto-optical microscopy applied to materials science, and for studying magnetic nanostructured systems, especially those designed for spin electronics.
Auteur(s)
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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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KEYWORDS
optics | sensors | electronics | magneto-optics | devices | memories
VERSIONS
- Version archivée 2 de avr. 2016 par Jacques FERRE
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Modulateur1. Dispositifs non réciproques
1.1 Isolateur
Les lasers et plus particulièrement les diodes lasers sont très sensibles à toute réflexion de lumière parasite provenant du système optique où ils sont montés. Ces retours d’énergie dans la cavité laser peuvent entraîner une modulation de l’amplitude ou un décalage en fréquence de l’onde émise ou endommager le laser lui-même dans le cas des sources de forte puissance. Un isolateur optique autorise la transmission d’un faisceau dans un sens et atténue pratiquement totalement toute lumière indésirable réfléchie dans l’autre sens. Des isolateurs ont été réalisés à la fois en optique non guidée (isolateurs massifs) et sous forme de guides optiques en optique intégrée.
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Les isolateurs massifs sont constitués d’une section à effet Faraday qui fait tourner la lumière incidente polarisée linéairement d’un angle de 45×. Ce rotateur de polarisation est disposé entre deux polarisateurs faisant entre eux un angle de 45× comme l’indique le schéma de la figure 1. Le sens de la rotation Faraday étant indépendant du sens de propagation, la lumière ne peut se propager dans ce système que dans une seule direction. Suivant la longueur d’onde, le matériau magnéto-optique employé est : un verre paramagnétique, un grenat de terbium et gallium (TGG), un grenat d’yttrium et de fer (YIG) ou un grenat de gadolinium, de bismuth et de fer (GBIG). La valeur typique de l’isolation obtenue est comprise entre 35 et 40 dB pour des pertes d’insertion de l’ordre de 0,3 à 0,5 dB. Un isolateur en cascade, tel que celui produit par Hitachi Metals et représenté sur la figure 2, donne une isolation beaucoup plus forte (> 60 dB) que l’isolateur simple. Par ailleurs, la polarisation en sortie de ce dispositif est identique à la polarisation en entrée. Les pertes d’insertion de ce dispositif sont de 0,9 dB.
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Les isolateurs massifs nécessitent des champs magnétiques importants et sont coûteux. Un isolateur en optique intégrée a l’avantage de fonctionner sans nécessiter un champ magnétique important et est par ailleurs compatible avec un procédé de production collectif, donc à faible coût. Deux principales configurations de ce composant ont été réalisées et testées. Pour...
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Dispositifs non réciproques
BIBLIOGRAPHIE
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