Гиромагнитные эффекты в оптическом диапазоне частот
Гиромагнитными явления (эффектами) назовем здесь те магнитооптические явления, наблюдаемые в оптическом диапазоне частот ( История изучения гиромагнитных эффектов по существу начинается со времени опубликования работы Г. С. Кринчика и М. В. Четкина [9], в которой было предсказано существование первого чисто гиромагнитного эффекта - эффекта изменения интенсивности S - поляризованного света при его отражении от экваториально намагниченного ферромагнитного образца. Величина относительного изменения интенсивности света при отражении определяется выражением
где
Предсказанный в [16] эффект изменения интенсивности прошедшего света при S - поляризации подающей волны ( 4.2. Особенности
Величина относительного изменения интенсивности S – поляризованного света, прошедшего через двухслойную систему, состоящую из экваториально намагниченной ферромагнитной пленки и прозрачной подложки, согласно (1.44) и (1.46) определяется выражением
Эта формула учитывает возможность интерференционных явлений как в магнитной пленке (в случае ее прозрачности), так и в подложке. Если измерения эффекта производятся на пленках ферромагнитных металлов, коэффициент пропускания которых составляет несколько процентов, то величина
где j - угол падения света,
Последние представляют собой коэффициенты отражения S - поляризованного света на границах воздух-подложка и магнитная среда – подложка. Характерные особенности экваториального 1. Эффект имеет чисто гиромагнитное происхождение: его величина пропорциональна недиагональной компоненте 2. Эффект имеет разностный характер т.е. величина изменения интенсивности прошедшего света отлична от нуля лишь при условии, что различны показатели преломления сред, граничащих с магнитной пленкой ( 3. Знак эффекта меняется на противоположный при обращении хода светового луча. Это значит, что при сохранении направления намагниченности и угла падения света знак эффекта оказывается различным при падении света со стороны магнитной пленки или со стороны подложки. При этом абсолютная величина эффекта не меняется (см. формулу (1.48)). Эта особенность является легко проверяемым экспериментальным критерием правильности обнаружения эффекта. 4. Угловая зависимость экваториального
5. Анализ выражения (4.3) показывает, что величина
4.3. Измерение
Наблюдение эффектов относительного изменения интенсивности света, величина которых ΔJ/J
Погрешности, возникающие в оптическом канале. 1. Колебания интенсивности излучения лазера. Скачки интенсивности излучения появляются из-за резких изменений напряжения сети. Борьба с такими шумами в электронном тракте обработки сигнала малоэффективна. Поэтому необходимо исключить или уменьшить броски напряжения питания лазера. Для этого используется общий для всей установки сетевой электронный стабилизатор напряжения, а также увеличена в десять раз емкость комбинированного выпрямителя блока питания лазера.
Пульсации излучения лазера на сетевой частоте (
Медленные изменения интенсивности излучения во время измерений не сказываются на величину ΔJ/J, т.к. последовательное измерение значений ΔJ1, J1, ΔJ2, J2, и т.д. производится в установке с помощью мини - ЭВМ ДЗ-28 с частотой 2 Гц, после чего в память машины заносятся их отношения ΔJi/Ji. 2. Излучение посторонних источников света. Паразитное излучение может попадать на фотоприемник и приводить к ошибкам в величине измеряемых эффектов. Такие ошибки носят как случайный, так и систематический характер. Для исключения этого фактора ошибок применяется светоизоляция фотоприемника системой из двух диафрагм, относительное отверстие которой 1:20.
3. Вибрационные помехи. Вибрация установки приводит к перемещениям светового луча лазера относительно оптических элементов, в том числе и светочувствительной площадки фотодиода, что вызывает дополнительные низкочастотные шумы в выходном сигнале фотоприемного устройства. С целью уменьшения такого шума длина оптического плеча (лазер - фотодиод) сокращена до минимально возможной величины, а сама установка смонтирована на изолированном бетонном фундаменте. 4. Запыленность воздуха и атмосферная рефракция. Эти факторы вносят свою долю световых шумов, уровень которых зависит от пути луча в атмосфере, степени запыленности и характера конвекционных потоков. Кроме очевидных способов борьбы с этими помехами, как уже отмечалось, длина оптического пути была предельно сокращена. 5. Отклонение от геометрии опыта. Источником систематической ошибки в определении
где
6. Выполнение условия магнитного насыщения образца. В случае измерения МОЭ в динамическом режиме перемагничивания образец, как правило, находится в состоянии магнитного насыщения не во всех фазах переменного магнитного поля. При этом не возникает особых затруднении с выделением амплитуды сигнала, соответствующего эффекту в насыщении, если величина магнитооптического (МО) сигнала в каждой фазе поля пропорциональна значению технической намагниченности образца. Если же такой пропорциональности нет (из-за больших по сравнению с искомым паразитных эффектов как в п.5 и др.), традиционная обработка такого сигнала с помощью селективного усилителя может дать ложный результат. Гарантией того, что измеряемое относительное приращение интенсивности света соответствует условиям наблюдения гиромагнитных эффектов (при точной настройке ориентации плоскости поляризации и магнитного поля), служит операция «зануления» МО сигнала в моменты времени, которые соответствует недомагниченному состоянию образца (см. рис. 11г). 7. Эффект вторичной обратной связи в оптическом канале. При использовании в качестве источника излучения лазера возможно появление вторичной обратной связи по световому лучу в результате паразитных отражений света от элементов оптической схемы. Если прямой лазерный луч, частично отражаясь от нормально расположенной плоской грани оптического элемента, попадает в оптический резонатор излучателя, то это приводит к нарушению нормального режима работы лазера и может вызывать нестабильности его излучения. С целью исключения этого эффекта плоские грани оптических элементов, отражение от которых может приводить к указанной обратной связи, разворачиваются на небольшой угол (от 8. Магнитная наводка на газовый разряд лазера. Рассеянное магнитное поле от намагничивающего устройства, воздействуя (через силу Лоренца) на газовый разряд лазера, создает модуляцию светового потока, которая, вообще говоря, имеет нечетную но направлению магнитного поля составляющую. Подавление этой модуляции продублировано использованием магнитного экрана для лазерного излучателя и применением ячейки Поккельса. 9. Колебания образца при перемагничивании. В переменном магнитном поле на магнитный образец действуют пондepoмоторные силы, вызывающие его перемещения относительно светового луча, которые могут вызывать расстройку геометрии опыта и дополнительную модуляцию интенсивности света. Исследуемые пленки железа, обладающие малым магнитным моментом, были надежно закреплены в массивном латунном держателе, в результате чего в условиях применения сравнительно слабых магнитных полей такие колебания образцов не наблюдались. Погрешности в измерительной схеме. 1. Сетевые наводки. Наводки в электрической и оптической частях установки на частоте сети и всех высших её гармониках эффективно (не менее чем на 120 дб) подавляются в синхронном интеграторе, рабочая частота которого выбрана равной половине частоты сети ( 2. Синхронные наводки. Наводки различной природы, возникающие в измерительном тракте установки, на рабочей частоте (25 Гц) называются синхронными. Наличие таких наводов необходимо тщательно контролировать, т.к. они не подавляются при фильтрации сигнала и могут давать значительные систематические ошибки. Электромагнитные наводки от намагничивающего устройства являются именно такими наводками. Их устранение в цепях измерительного тракта производится гальванической развязкой этих слаботочных цепей от электрической цепи электромагнит и его ярма. Кроме того, фотоприемник с элементами схемы первичной аналоговой обработки сигнала помещены в толстостенный магнитный экран. Возможные синхронные наводки от управляющих коммутационных сигналов ключей синхронного интегратора и демодулятора (в случае нарушения функционирования ключей) уничтожаются посредством фазовой модуляции переменного магнитного поля с последующим усреднением результатов измерений по противоположным фазам поля. Последние операции осуществляются программным путём с помощью мини - ЭВМ ДЗ - 28. 3. Нелинейность световой характеристики фотоприемного устройства. Нелинейность зависимости выходного сигнала ФПУ от значения падающего потока излучения приводит к ошибке при определении отношения ΔJ/J, которая зависит от характера нелинейности и положения рабочей точки на световой передаточной характеристике ФПУ. Примененное в установке ФПУ обладающее высокой линейностью люксвольтовой характеристики, полностью исключает подобного рода ошибки, что особенно важно, т.к. при изменениях величины Эффективность предпринятых мер по устранению или уменьшению влияния основных источников погрешностей была подтверждена большой серией контрольных измерений. Кроме того, для увеличения точности и надежности нахождения величины Цикл измерении состоит из четного (2n) количества выборок величины ΔJi/Ji (i означает единичное измерение). Выборки подразделяются на выборки для (+) фазы переменного магнитного поля и для (-) фазы (сдвинутой относительно (+) фазы на), которые осуществляются последовательно одна за другой. В каждой выборке делается N единичных измерений. Число N варьируется в пределах 10 -
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|