Magnetooptischer Kerr-Effekt

1876 entdeckte John Kerr (1824-1907) eine Drehung der Polarisationsebene von Licht, das an ferromagnetischen Metalloberflächen reflektiert wird. Die Änderung des reflektierten Lichts in Abhängigkeit von der Magnetisierung wird als magneto-optischer Kerr-Effekt (MOKE) bezeichnet.

Neben dem MOKE, der linear von der einfallenden Lichtintensität abhängt, existiert bei hohen Lichtintensitäten im Bereich der nichtlineare Optik auch ein nichtlinearer magneto-optischer Kerr-Effekt (NOLIMOKE).

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Anwendung

Der MOKE ist Grundlage für die magneto-optische Kerr-Spektroskopie und die magneto-optische Datenspeicherung.

Geometrien

Der magneto-optische Kerr-Effekt tritt in unterschiedlichen Formen auf, die sich durch die Lage der Magnetisierung in Bezug zur Einfallsebene des Lichts definieren.

Polarer magneto-optischer Kerr-Effekt

Beim polaren magneto-optischen Kerr-Effekt (PMOKE) liegt die Richtung der Magnetisierung senkrecht zur Oberfläche. Er bewirkt beim reflektierten Strahl eine Drehung der Polarisationsebene und Änderung der Polarisation von linear polarisiert zu elliptisch polarisiert. Diese Art des MOKE kommt in magneto-optischen Datenträgern zum Einsatz, da der Effekt in dieser Geometrie am größten ist und somit die erreichbare Datendichte maximal wird.

Longitudinaler magneto-optischer Kerr-Effekt

Beim longitudinalen magneto-optischen Kerr-Effekt (LMOKE) liegt die Richtung der Magnetisierung parallel zur Oberfläche und in der Einfallsebene des Lichts. Er bewirkt wie der PMOKE eine Drehung der Polarisationsebene des reflektierten Strahls. Dieser Effekt ist typischerweise eine Größenordnung kleiner als PMOKE.

Transversaler magneto-optischer Kerr-Effekt

Beim transversalen magneto-optischen Kerr-Effekt (TMOKE) liegt die Richtung der Magnetisierung parallel zur Oberfläche und senkrecht zur Einfallsebene des Lichts. Dieser Effekt tritt nur auf, wenn das einfallende Licht in der Einfallsebene polarisiert ist (p-Polarisation). Er bewirkt ein Änderung in der Intensität des reflektierten Strahls und keine Drehung der Polarisationsebene wie der PMOKE und der LMOKE. Der TMOKE ist typischerweise eine Größenordnung kleiner als LMOKE.

Quadratischer magneto-optischer Kerr-Effekt

Beim quadratischen magneto-optischen Kerr-Effekt (QMOKE), der auch als Voigt-Effekt bezeichnet wird, hängt die Änderung der Polarisation des reflektierten Lichts von Produkttermen der polaren, longitudinalen und transversalen Magnetisierungskomponenten ab. QMOKE kann die gleiche Größenordnung wie LMOKE haben und ist bei einkristallinen Materialien anisotrop, d.h. der Effekt hängt von der relativen Ausrichtung der Kristallachsen zur Einfallsebene ab.

Siehe auch: Magnetooptik