حسگرِ تغییرات میدان مغناطیسی

در آزمایشگاه‌های ملی ساندیا در آلبوكركی، امریكا، با تركیب نیمرسانای مغناطیسی و تكنولوژی الیاف نوری، یك سنسور میدان مغناطیسی با پاسخ زیر نانو ثانیه‌ای ساخته شده است. نكته اصلی در این سنسور استفاده از نیمرسانای مغناطیسی است. نیمرسانای مغناطیسی، یك تركیب نیمرساناست كه در شبكه بلوری آن اتم‌های مغناطیسی جانشین اتم‌های دیگر شده‌اند. چنین موادی، اثر فاراده از خود بروز می‌دهند، یعنی صفحه قطبش یك باریكه نور قطبیده خطی را، وقتی در امتداد میدان مغناطیسی خارجی از میانشان عبور می‌كند، می‌چرخانند. میزان این چرخش، برای یك ماده معین و به ازای طول مسافت معین با شدت میدان متناسب است. چرخش فاراده نیمرساناهای مغناطیسی خیلی بیشتر از چرخش‌های مربوط در سایر مواد است. در ساندیا از نوعی آلیاژ كادمیوم – تلوریوم استفاده شد كه در آن منگنز جانشین برخی از اتم‌های كادمیوم شده بود [Cd(1-x)Mn(x)Te] با تغییر درصد منگنز می‌توان به ازای یك بسامد معین نور، قطبش را بیشینه كرد.
در این سنسور، نور لیزر دیود ابتدا از یك جفتگر سه قسمتی و یك رابط از نوع الیاف نوری می‌گذرد؛ سپس به كمك یك عدسی موازی می‌شود و از نیمرسانای مغناطیسی عبور می‌كند؛ این نیمرسانا در میدانی مغناطیسی قرار دارد كه اندازه‌گیری آن مورد نظر است. این میدان باعث می‌شود كه صفحه قطبش بچرخد. سپس نور منعكس می‌شود و از همان راهی كه آمده بود باز می‌گردد. بدین طریق اثر چرخش دو برابر می‌شود. آنگاه جفتگر، این نور را از طریق یك قطبنده (كه نور قطبیده را بر طبق زوایای نسبی قطبش حذف می‌كند) به آشكار ساز نوری (فوتودتكتور) می‌فرستد. آشكارساز نوری، مدوله شدگی ناشی از جهت متغیر قطبش را اندازه می‌گیرد. استفاده از الیاف نوری دو مزیت عمده دارد: اولاً این الیاف امكان انجام اندازه‌گیری را در محیط‌های مملو از نوفه الكتریكی، بدون تداخل فراهم می‌آورند؛ ثانیاً چون پهنای باند آن‌ها خیلی زیاد است (در حدود چندین GHz) زمان پاسخشان فوق العاده كوتاه است.
م.م.باتلر و س.ج.مارتین در ساندیا به جای 45 درصد از اتم‌های كادمیوم، منگنز نشاندند و نشان دادند كه نور لیزر He-Ne در عبور از هر سانتی متر بلور، ⃘ 17ر0 به ازای هر گاؤس می‌جرخد (1 گاؤس =4-10 تسلا) با استفاده از این چرخش قابل ملاحظه می‌توان تغییرات شدت میدان مغناطیسی را در بسامدهای تا GHz5 كنترل كرد.