1、 磁光克爾回線測試儀陳國貞2009年5月指導老師：張懷武教授磁光克爾回線測試儀微固學院主要內(nèi)容 問題的提出 2 測試系統(tǒng)的設計 3 數(shù)據(jù)分析與結論 4 什么是Kerr磁光效應1磁光克爾回線測試儀微固學院1什么是Kerr磁光效應 簡單地說，Kerr磁光效應就是入射的線偏振光在已磁化的物質(zhì)表面反射時，振動面發(fā)生旋轉的現(xiàn)象。 1什么是Kerr磁光效應克爾效應是1875年英國物理學家J.克爾發(fā)現(xiàn)?？藸柎殴庑謽O向、縱向和橫向三種，分別對應物質(zhì)的磁化強度與反射表面垂直、與表面和入射面平行、與表面平行而與入射面垂直三種情形。極向和縱向克爾磁光效應的磁致旋光都正比于磁化強度，一般極向的效應最強，縱向次之，

2、橫向則無明顯的磁致旋光。磁光克爾回線測試儀微固學院 只要我們能檢測光電探測器的光強變 化就知道克爾角的大小。 我們做的這個儀器就這樣簡單嗎？情況遠不如我們一開始想象那么簡單。磁光克爾回線測試儀微固學院2 問題的提出 ？磁光克爾回線測試儀微固學院如何產(chǎn)生高能的磁場，磁化方向和入射光平面該如何確定；選用何種光源，如何提高光源的穩(wěn)定性；如何把光強對應到克爾角上，怎樣提取這么微弱的光強信號；要解決的問題2 問題的提出 3 測試系統(tǒng)的設計磁光克爾回線測試儀微固學院 我們知道當外加磁場場強大于材料的矯頑力時，測試樣品的磁化方向將發(fā)生反轉，其方向與外加磁場方向一致。磁場的磁感應強度為 4000 GS 左右。

3、 在實際應用時，我們一般對磁場線包施加一個掃描三角波電壓，掃描電壓值根據(jù)需要要求可調(diào)，最大電壓輸出為40V左右（此時磁感應強度為6230 GS)。通過特斯拉計和電流表測試，我們得到電流與磁感應強度呈線性關系。 下面接下來的問題就是如何產(chǎn)生這個輸出頻率和幅度均可調(diào)的掃描三角波電壓信號。如何產(chǎn)生高能磁場磁光克爾回線測試儀微固學院 掃描三角波電壓信號產(chǎn)生電路為了避免掃描三角波電壓信號對系統(tǒng)電源的污染，我們對功率驅動電路采用單獨電源供電。3 測試系統(tǒng)的設計磁光克爾回線測試儀微固學院前面已經(jīng)說過克爾效應的極向效應最強，所以磁化強度與光反射表面應該是垂直的關系。樣品放置與磁場線包示意圖實際我們做的磁場線包

4、 3 測試系統(tǒng)的設計磁化方向和入射光平面磁光克爾回線測試儀微固學院 磁光克爾旋轉角,其大小一般在0.20.3左右，經(jīng)過光學增強后，可達到1左右，因此信號強度很弱，如果光強波動在 3%5%以上，克爾效應引起光強信號的變化將會被淹沒。 那么如何才能把克爾效應引起光強信號的變化檢測出來呢。 3 測試系統(tǒng)的設計光源的選擇與處理磁光克爾回線測試儀微固學院3 測試系統(tǒng)的設計激光信號強度實時反饋法 假設當外界條件的變化使得激光光強變強，這時光敏傳感器立刻檢測到光強的變化，它通過反饋回路使得激光的光強減少，從而抑制了激光光強的變強，使激光的光強穩(wěn)定。 光敏傳感器半導體激光器磁光克爾回線測試儀微固學院其中 為激

5、光的強度3 測試系統(tǒng)的設計信號實時除法運算磁光克爾回線測試儀微固學院 克爾角的大小與線偏振光的偏振面旋轉的角度成線性的關系。普通的光敏傳感器線性度很差，而線性的光功率計不好集成而且昂貴，所以我們使用了TI公司的一款集成光電傳感器，它有很好的線性輸出關系，解決了克爾角與輸出電壓的對應關系。3 測試系統(tǒng)的設計光敏傳感器的選擇我們知道克爾角大小一般在0.20.3左右，對應的傳感器輸出電壓變化只有幾個毫伏。 為了保證精度，我們采用儀用放大器對傳感器輸出電壓進行放大用16位的高精度模數(shù)轉換器AD974對其進行采樣，其分辨率可以達到0.1mV。 此外，在信號處理方面我們采用了多階低通濾波器，信號隔離和過采

6、樣技術等，最大限度的保證了微弱光強信號檢測的準確性。3 測試系統(tǒng)的設計光強變化信號的提取磁光克爾回線測試儀微固學院磁光克爾回線測試儀微固學院 整個系統(tǒng)的處理核心是基于單片機MSP430F1611來完成的，人機交互界面使用大屏幕觸摸屏OCMJ15X20d,顯示圖像清晰,菜單界面友好。3 測試系統(tǒng)的設計系統(tǒng)的集成實物成果展示測試系統(tǒng)全圖磁光克爾回線測試儀微固學院控制系統(tǒng)實物實物成果展示磁光克爾回線測試儀微固學院磁光克爾回線測試儀微固學院si襯底磁光膜 噪聲測試4 數(shù)據(jù)分析多晶YIG磁光膜 系統(tǒng)的最大噪聲在0.1以內(nèi)；測試參數(shù)為：掃描時間25S，溫度15。 主要創(chuàng)新點磁光克爾回線測試儀微固學院理論創(chuàng)新系統(tǒng)創(chuàng)新功能創(chuàng)新提出激光光強實時反饋和信號實時除法運算兩種方法。利用該方法設計和集成出一套完整的磁光克爾回線測試儀。內(nèi)嵌CPU和大屏幕液晶，可以獨立工作或者與計算機協(xié)同測試，使用方便。4 總結與結論總結與結論結論磁光克爾回線測試儀微固學院 本項目提出一種激光信號強度實時反饋并對采樣