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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 archivée 2 de avr. 2016 par Jacques FERRE
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8. Interactions ondes optiques – ondes magnétostatiques
Les ondes magnétostatiques (OM) sont des perturbations magnétiques qui se propagent en hyperfréquences dans des matériaux ferrimagnétiques soumis à un champ magnétique, avec des longueurs d’onde comprises entre 1 mm et 1 cm. Une onde magnétostatique se propageant dans une couche mince de grenat ferrimagnétique génère une variation périodique des éléments non diagonaux du tenseur de permittivité optique. Un faisceau se propageant en optique intégrée dans cette même couche de grenat peut être diffracté par ce réseau périodique de rotation de polarisation. Suivant l’orientation du champ magnétique appliqué, on distingue trois modes principaux de propagation des ondes magnétostatiques : les ondes magnétostatiques de surface sont excitées quand le champ magnétique est appliqué dans le plan de la couche, parallèlement aux transducteurs d’émission-réception ; les ondes magnétostatiques de volume dites backward correspondent à un champ appliqué également dans le plan de la couche mais selon une direction perpendiculaire à celle des transducteurs ; et les ondes magnétostatiques de volume dites forward, dont la propagation dans le plan de la couche est isotrope, sont excitées quand le champ magnétique est appliqué perpendiculairement au plan de la couche. L’excitation des ondes magnétostatiques est effectuée à l’aide d’antennes microrubans. Par l’intermédiaire de l’interaction magnéto-optique entre la lumière et la composante hyperfréquence de l’aimantation, les modes de lumière guidée de type TE et TM qui interagissent avec les ondes magnétostatiques échangent périodiquement de l’énergie selon un processus décrit par la théorie des modes couplés quand les égalités suivantes sont satisfaites :
( 1 )
β TM, β TE et β OM représentent respectivement les vecteurs d’onde des modes optiques TM et TE et de l’onde magnétostatique. De la même manière, f TM, f TE et fOM représentent les fréquences correspondantes. Si la puissance des ondes magnétostatiques est faible,...
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BIBLIOGRAPHIE
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