摘要：在铽镓石榴石(TGG)晶体中掺杂Pr^3+离子能够有效提升材料的磁光性能,但目前缺乏系统的理论计算阐明此问题.本文根据量子理论,分析了掺杂Pr^3+离子的影响机理并进行了定量计算.根据微扰理论解算久期方程,得到自旋-轨道耦合、晶场、有效场及离子之间的超交换作用下,Tb^3+,Pr^3+离子的能级位移及波函数;进一步解算出Tb^3+,Pr^3+离子自基态4f至5d的跃迁电偶极矩、各能级上的分布概率及平均磁矩;获得了的进一步分裂,导致Pr:TGG晶体维尔德常数明显提升;掺杂Pr^3+离子后,晶体内部有效磁矩增高,磁化率增大,且温度依赖性降低;维尔德常数数与Pr^3+离子掺杂量成分段线性关系,当晶体内部的Tb^3+离子和Pr^3+离子含量相等时,达到最大值.本文的计算结果与已有的实验数据符合较好.

关键词：法拉第旋转 量子理论 维尔德常数 磁化率 

单位：火箭军工程大学; 兵器发射理论与技术国家重点学科实验室; 西安710025; 光电控制技术重点实验室; 洛阳471000