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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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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 archivée 2 de janv. 2016 par Jacques FERRE
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1. Origine des effets magnéto-optiques
La théorie classique du mouvement de l’électron de Lorentz permet de comprendre l’origine des effets magnéto-optiques. Ainsi, considérons un système d’électrons liés dans un champ électrique oscillant, un champ magnétique statique Ha étant appliqué le long de l’axe z. L’équation décrivant le mouvement de chaque électron s’écrit :
( 1 )
avec :
- e :
- charge de l’électron
- m :
- sa masse
- k :
- la raideur
- b :
- la constante d’amortissement
- r :
- déplacement de l’électron
- E0 :
- amplitude du champ électrique
- ω :
- 2πν sa fréquence angulaire
- t :
- temps
- µ0 :
- perméabilité du vide
En remplaçant dans l’équation [1] r par r0 exp (jωt) avec r0 = x ex + y ey et E0 par Ex ex + Ey ey + Ez ez (ex, ey, ez vecteurs unitaires du système d’axes orthonormé x, y, z), on obtient un système d’équations où les expressions donnant x et y sont couplées par un terme correspondant à la force de Lorentz. Ce résultat s’explique simplement : en présence d’un champ électrique par exemple suivant l’axe y, les électrons se déplacent...
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Origine des effets magnéto-optiques
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BIBLIOGRAPHIE
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