Neste trabalho, apresentamos resultados da caracterização Magneto-Óptica de íons terras-raras (Nd³⁺ e Yb³⁺) em monocristais de niobato de lítio (LiNbO₃). Medidas de Dicroísmo Circular Magnético (MCD) e de Emissão Circularmente Polarizada em Presença de Campo Magnético (MCPE) foram realizadas pela primeira vez nesses sistemas. Os resultados foram obtidos à temperatura de 2K, e em campos magnéticos de até 5 T. Através desses estudos, foi possível identificar os números quânticos cristalinos (μ) dos subníveis Zeeman desses íons. A partir da dependência do sinal de MCD com a intensidade de campo magnético, determinou¬se o fator giromagnético efetivo g// do estado fundamental de cada íon, obtendo-se os valores: g//_Nd = (1,4 ± 0,1) e g//_Yb = (4,7 ± 0,1). Esses valores foram confirmados através de medidas de espectroscopia de Ressonância Paramagnética Eletrônica (EPR), realizadas a baixa temperatura (4-8 K), em banda X. Os espectros de EPR foram tomados em função da orientação relativa do campo magnético externo com o eixo c cristalino dos cristais, em 3 planos perpendiculares entre si. Os espectros de EPR mostram a existência de diferentes sítios ocupados pelos íons terras-raras. O sítio mais populado tem simetria axial, e para esse centro determinaram-se os fatores g efetivos g//_Nd = (1,440 ± 0,005) e g//_Nd = (2,959 ± 0,004), para o íon Nd³⁺, e g//_Yb = (4,705 ± 0,008) e g//_Yb = (2,693 ± 0,005) para o íon Yb³⁺. Espectros de MCD e MCPE obtidos para um cristal de rubi ilustram as convenções utilizadas e atestam que o sistema experimental funciona adequadamente. Os espectros obtidos nessa amostra também são originais, tendo sido resolvidas as transições permitidas com luz circularmente polarizada entre os subníveis Zeeman correspondentes aos níveis de energia ⁴A₂ e ‾E (²E) do íon Cr³⁺.

In this work we present Magneto-Optícal characterizations of rare-earth ions (Nd³⁺ e Yb³⁺) in lithium niobate (LiNbO₃) single crystals. Magnetic Circular Dichroism (MCD) and Magnetic Circularly Polarized Emission (MCPE) measurements were performed for the first time on those systems. Spectra were obtained at 2K and at magnetic field strength up to 5T. From these studies, it was possible to assign the crystal quantum number (μ) of the Zeeman sublevels of these ions, so that the sign and allowance of the electronic transitions could be predicted. From the dependence of suitable MCD spectral lines on the magnetic field strength, the effective parallel gyromagnetic factor (g//) of the ground state for each of the rare earth ions has been determined to be: g//_Nd = (1,4 ± 0,1) e g//_Yb = (4,7 ± 0,1). These values are in dose agreement to those obtained by means of Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy, at 4-8 K, and at X-band frequency. EPR spectra were recorded as a function of the external magnetic field orientation relative to the c crystalline axis in three mutual perpendicular planes. These spectra show evidence of multiple sites occupied by the rare-earth ions. For the most intense line seen in the spectra of each ion, it could be clearly assigned a site with axial symmetry, with effective g factors of g//_Nd= (1,440 ± 0,005) and g//_Nd = (2,959 ± 0,004), for the Nd³⁺3+ ion, and g//_Yb = (4,705 ± 0,008) and g//_Yb= (2,693 ± 0,005) for the Yb³⁺ ion. MCD and MCPE spectra recorded for a ruby crystal shows the experimental conventions used so far in this work, as well as assure that the experimental system works properly. These results are original ones, by means of which, the spectral transitions between the Zeeman sublevels of the ⁴A₂ and ‾E (²E) of the Cr³⁺ ions in ruby could be resolved.