RU150129U1 - Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа - Google Patents
Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа Download PDFInfo
- Publication number
- RU150129U1 RU150129U1 RU2014149447/93U RU2014149447U RU150129U1 RU 150129 U1 RU150129 U1 RU 150129U1 RU 2014149447/93 U RU2014149447/93 U RU 2014149447/93U RU 2014149447 U RU2014149447 U RU 2014149447U RU 150129 U1 RU150129 U1 RU 150129U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bismuth
- layers
- layer
- garnet
- crystal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа, содержащий магнитооптический слой висмут-замещенного железо-иттриевого гранатарасположенный между двумя брэгговскими зеркалами, которые состоят из N пар чередующихся четвертьволновых слоевиотличающийся тем, что дополнительно содержит слой железо-висмутового гранататолщинойнанесенный на слой, выполненный из висмут-замещенного железо-иттриевого граната толщинойгде λ - длина волны, n - показатель преломления света в магнитооптических слоях.
Description
Полезная модель относится к области производства кристаллов и может быть использована для управления когерентными потоками света в оптоэлектронных и магнитофотонных приборах, системах отображения, хранения и передачи информации.
Известен периодический одномерный магнитофотонный кристалл, включающий нанесенные на подложку из плавленого кварца четыре повторяющиеся пары слоев висмут-замещенного железо-иттриевого граната (Bi: YIG) состава Bii,oY2,oFesOi2 толщиной ЗАрс/4ям и двуокиси кремния SiCh толщиной Дрс/4яы, где Яре - длина волны, соответствующая середине фотонной запрещенной зоны, пи = 2,6 иад= 1,47 - показатели преломления слоев Bii,oY2,oFe50i2, и SiCh, соответственно [Fedyanin A. A., Aktsipetrov
A. | A., Kobayashi D., Nishimura К., Uchida H., Inoue M. Phase-matched magnetization-indused second-harmonic generation in yttrium-iron-garnet magnetophotonic crystals // IEEE Trans. Magn. 2004. Vol. 40, N 4. P. 256-259]. Абсолютное значение угла вращения Фарадея на длинноволновом крае фотонной запрещенной зоны такого кристалла в результате эффекта усиления составляет а? = - 0,8 °, значение удельного вращения Фарадея составляет = - 0,75 °/мкм, что примерно в 8 раз больше, чем для отдельных слоев Bi: YIG эквивалентной толщины. |
Недостатком устройства на основе такого кристалла является невозможность получить в нем значение удельного вращения Фарадея величиной несколько десятков градусов на микрон путем использования Bi: YIG с содержанием висмута, превышающим 1,0 ат./ф.е., в том числе чистого железо-висмутового граната Bi3FesOi2, в связи с невозможностью осуществления кристаллизации слоев таких составов в виде гранатовой фазы на слое SiO2.
В качестве ближайшего аналога выбран одномерный магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа (Ta2Os/SiO2)5/Bi: YIG/(SiO2/Ta2O5)5, который состоит из полуволнового слоя Bi: YIG состава Bio,7Y2,3Fe50i2, окруженного двумя брэгговскими зеркалами, которые в свою очередь состоят из пяти пар перемежающихся четвертьволновых слоев SiO2 и ТагСЬ [Inoue M., Fujikawal R., Baryshev A., Khanikaev A., P.
B. | Lim, Uchidal H., Aktsipetrov О., Fedyanin A., Murzina Т., Granovsky A. Magnetophotonic crystals. Topical Review // J. Phys. D. 2006. Vol. 39. P. R151-R161]. На резонансной длине волны XR = 720 нм коэффициент пропускания структуры составляет 63%, а угол вращения Фарадея а? = - 0,63 °, что соответствует значению удельного вращения Фарадея в? = - 3,77 °/мкм и примерно в 10 раз больше, чем для отдельного слоя Bi: YIG эквивалентной толщины. |
Недостатком устройства на основе такого кристалла также является невозможность получить в нем значение удельного вращения Фарадея величиной несколько десятков градусов на микрон в связи с невозможностью осуществления кристаллизации слоев с содержанием висмута, превышающим 1,0 ат./ф. е., в том числе чистого железо-висмутового граната BisFesOn в виде гранатовой фазы на слое SiO2.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа путем повышения в нем величины удельного вращения Фарадея.
Поставленная задача решается тем, что магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа, содержащий магнитооптический слой висмут-замещенного железо-иттриевого граната Bii,oY2,oFesOi2, расположенный между двумя брэгговскими зеркалами, состоящими из N пар чередующихся четвертьволновых слоев ТагСЬ и SiCh, согласно полезной модели, дополнительно содержит слой железо-висмутового граната
толщиной ЗШп, нанесенный на слой, выполненный из висмут-замещенного железо-иттриевого граната толщиной Шп, где X - длина волны, п - показатель преломления света в магнитооптических слоях.
Такой кристалл позволяет получать высокие значения удельного вращения Фарадея в нем, составляющие десятки градусов на микрон.
На Фиг. 1 приведено схематическое изображение такого магнитофотонного кристалла микрорезонаторного типа. Кристалл изготовлен на кварцевой подложке (1) и содержит два диэлектрических брэгговских зеркала, состоящие из N пар чередующихся четвертьволновых слоев Ta2Os (2) и SiC>2 (3), между зеркалами расположены два магнитооптических слоя, один из которых выполнен из Bii,oY2,oFe50i2 (4) толщиной Я/8п, а второй - нанесенный на него слой железо-висмутового граната Bi3Fe5Oi2 (5) толщиной ЗЖп.
Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа работает следующим образом. Кристалл помещается во внешнее магнитное поле Н, направленное вдоль нормали к его поверхности, превышающее поле насыщения магнитооптического слоя. На кристалл вдоль нормали к его поверхности падает световой поток линейно поляризованного излучения (6) с резонансной длиной волны 1R. Брэгговские зеркала обеспечивают локализацию света в магнитооптических микрорезонаторных слоях BiisoY2,oFe50i2 (4) и Bi3Fe5Oi2 (5), что приводит к многократному усилению угла вращения Фарадея в результате многолучевой интерференции. При этом на спектральных зависимостях коэффициента пропускания и угла вращения Фарадея на длине волны AR будут наблюдаться максимумы коэффициента пропускания и угла вращения Фарадея.
Пример.
Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа содержит два брэгговских зеркала, каждое из которых выполнено в виде пяти пар чередующихся слоев ТагСЬ и SiO2 с толщинами, соответственно, AR/4«2 и 1к/4пз, где т = 2,31 и т = 1,50 - показатели преломления света в слоях ТагСЬ и SiCh, соответственно. Между зеркалами расположен магнитооптический слой, состоящий из слоя висмут-замещенного железо-иттриевого граната Bii,oY2,oFe50i2 толщиной Х/8п и слоя железо-висмутового граната Bi3FesOi2 толщиной ЗЯ/8/7, где п = 2,55 - показатель преломления света в магнитооптических слоях. Кристалл моделировался и изготавливался для резонансной длины волны AR = 655 нм. Соответственно, толщины его слоев составляли: ТагСЬ -71 нм, SiC>2 - 109 нм, Bii,oY2,oFe50i2, - 32 нм, Bi3FesOi2 - 96 нм. Слои структуры изготавливались методом реактивного ионно-лучевого распыления соответствующих мишеней в смеси аргона и кислорода. Слой Bii,oY2,oFe50i2 после напыления на слой SiCh кристаллизовался на воздухе при атмосферном давлении и при температуре 680 °С в течение 20 мин. Затем на него наносился слой BisFesOn и кристаллизовался. Об успешной кристаллизации и образовании пленок гранатовой фазы свидетельствовали измерения магнитооптических петель гистерезиса на длине волны 655 нм образцов каждого из слоев BiisoY2,oFe50i2 и BisFesOo, а также всей структуры после ее изготовления. BiaFesOn и Bii,oY2,oFe50i2 имеют одинаковую магнитную подрешетку, вследствие этого оба слоя в магнитофотонном кристалле будут связаны обменными взаимодействиями. Подтверждением этого стало то, что магнитооптическая петля гистерезиса изготовленного кристалла была очень похожа на магнитооптическую петлю гистерезиса однослойной пленки BisFesOn и не проявляла никаких признаков разделения на слои. Углы вращения Фарадея для каждого из магнитооптических слоев Bii,oY2,oFe50i2 и Bi3FesOi2 составили минус 0,064 и минус 0,53 °, соответственно. Это соответствует удельному вращению Фарадея слоев, соответственно, минус 2,0 и минус 5,5 °/мкм, что соответствует значениям для пленок этих составов. Угол вращения двухслойной структуры Bi3FesOi2 на Bii,oY2,oFe50i2 составил минус 0,58 °.
Измерения спектральных зависимостей коэффициента пропускания и угла вращения Фарадея магнитофотонного кристалла микрорезонаторного типа показали, что
кристалл имеет фотонную запрещенную зону между 550 и 750 нм, внутри которой наблюдается резонансное пропускания света на длине волны 655 нм, коэффициент пропускания составляет 60%. На этой же длине волны резонансное значение удельного вращения Фарадея составило минус 5,6 °, что почти в 10 раз выше, чем в сумме для слоев Bii,oY2,oFe50i2 и Bi3Fe5Oi2 и соответствует удельному вращению Фарадея минус 43,75 °/мкм, что значительно выше значения, характерного для прототипа.
Преимуществом предлагаемого магнитофотонного кристалла является возможность получения в нем высоких значений удельного вращения Фарад
Claims (1)
- Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа, содержащий магнитооптический слой висмут-замещенного железо-иттриевого граната расположенный между двумя брэгговскими зеркалами, которые состоят из N пар чередующихся четвертьволновых слоев и отличающийся тем, что дополнительно содержит слой железо-висмутового граната толщиной нанесенный на слой, выполненный из висмут-замещенного железо-иттриевого граната толщиной где λ - длина волны, n - показатель преломления света в магнитооптических слоях.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149447/93U RU150129U1 (ru) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149447/93U RU150129U1 (ru) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU150129U1 true RU150129U1 (ru) | 2015-01-27 |
Family
ID=53292622
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149447/93U RU150129U1 (ru) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU150129U1 (ru) |
-
2014
- 2014-10-08 RU RU2014149447/93U patent/RU150129U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Onbasli et al. | Optical and magneto-optical behavior of cerium yttrium iron garnet thin films at wavelengths of 200–1770 nm | |
Block et al. | Growth parameters of fully crystallized YIG, Bi: YIG, and Ce: YIG films with high Faraday rotations | |
Sekhar et al. | Giant Faraday rotation in Bi x Ce 3-x Fe 5 O 12 epitaxial garnet films | |
CN105629493B (zh) | 复合结构双层金属光栅偏振分束器 | |
VN et al. | Microcavity one-dimensional magnetophotonic crystals with double layer iron garnet | |
JP2002296554A (ja) | ファラデー回転子 | |
JPH06507986A (ja) | アルミニウムガーネットの光導波管 | |
Mikhailova et al. | Optimization of one-dimensional photonic crystals with double layer magneto-active defect | |
Vasiliev et al. | RF magnetron sputtered (BiDy) 3 (FeGa) 5 O 12: Bi 2 O 3 composite garnet-oxide materials possessing record magneto-optic quality in the visible spectral region | |
Nur-E-Alam et al. | Recent developments in magneto-optic garnet-type thin-film materials synthesis | |
Nur-E-Alam et al. | Highly bismuth-substituted, record-performance magneto-optic garnet materials with low coercivity for applications in integrated optics, photonic crystals, imaging and sensing | |
RU150129U1 (ru) | Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа | |
US20190027541A1 (en) | Circular polarizer and display | |
RU150130U1 (ru) | Плазмонный магнитофотонный кристалл | |
Xu et al. | Narrow band and angle-insensitive filter based on one-dimensional photonic crystal containing graded-index defect | |
RU154720U1 (ru) | Магнитоплазмонный кристалл | |
Shaposhnikov et al. | Bi-substituted iron garnet films for one-dimensional magneto-photonic crystals: Synthesis and properties | |
RU158802U1 (ru) | Плазмонный магнитофотонный кристалл | |
Berzhansky et al. | The effect of Faraday rotation enhancement in nanolayered structures of Bi-substituted iron garnets | |
Alam et al. | Bi 3 Fe 5 O 12: Dy 2 O 3 composite thin film materials for magneto-photonics and magneto-plasmonics | |
JP2002311402A (ja) | ファラデー回転子 | |
Eliseeva et al. | Magneto-optical activity of a one-dimensional photonic crystal with a magnetic defect | |
JP5147050B2 (ja) | 磁気光学素子 | |
RU154764U1 (ru) | Плазмонный магнитофотонный кристалл | |
JPH11316360A (ja) | 光シャッター |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD1K | Correction of name of utility model owner | ||
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180521 |