RU150130U1 - Плазмонный магнитофотонный кристалл - Google Patents
Плазмонный магнитофотонный кристалл Download PDFInfo
- Publication number
- RU150130U1 RU150130U1 RU2014149449/93U RU2014149449U RU150130U1 RU 150130 U1 RU150130 U1 RU 150130U1 RU 2014149449/93 U RU2014149449/93 U RU 2014149449/93U RU 2014149449 U RU2014149449 U RU 2014149449U RU 150130 U1 RU150130 U1 RU 150130U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- crystal
- bismuth
- layers
- metal
- garnet
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
Плазмонный магнитофотонный кристалл, содержащий оптический резонатор с резонансной длиной волныв виде двух Брэгговских зеркал, слои висмут-замещенного железо-иттриевого гранатаи железо-висмутового гранатас суммарной оптической толщиной, кратнойрасположенные между Брэгговскими зеркалами, отличающийся тем, что дополнительно содержит металлическую субволновую решетку, размещенную на верхнем Брэгговском зеркале.
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 магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа на основе двухслойных пленок висмут-замещенного железо-иттриевого граната BiisoY2,oFe50i2 и железо-висмутового граната BisFesOn, расположенных между двумя Брэгговскими зеркалами, которые играют роль оптического резонатора [Патент 54178 Украины, МПК СЗОВ 30/00].
Недостатком устройства на основе такого кристалла является относительно невысокие значения удельного фарадеевского вращения.
Известна двухслойная магнитоплазмонная гетероструктура, содержащая последовательно нанесенные на прозрачную подложку слой магнитного диэлектрика и металлическую решетку с субволновыми щелями определенных размеров [Калиш А.Н., Белотелов В.И., Быков Д.А., Досколович Л.Л., Звездин А.К. Магнитооптические эффекты в плазмонных двухслойных гетероструктурах // Ученые записки Казанского гос. ун-та. Сер. Физ.-мат. науки. 2009. Т. 151, кн. 1 - С. 95-102].
Недостатком устройства на основе такой структуры также является относительно невысокие значения удельного фарадеевского вращения.
В основу полезной модели поставлена задача усовершенствовать плазмонный магнитофотонный кристалл путем использования эффекта плазмон-поляритонного резонанса.
Поставленная задача решается тем, что плазмонный магнитофотонный кристалл, содержащий оптический резонатор с резонансной длиной волны Яя в виде двух Брэгговских зеркал, слои висмут-замещенного железо-иттриевого граната Bii^Y^oFesO^ и железо-висмутового граната BiaFesOn с суммарной оптической толщиной, кратной Яя/2, расположенных между Брэгговскими зеркалами, согласно полезной модели, дополнительно содержит металлическую субволновую решетку, размещенную на верхнем Брэгговском зеркале.
Такой плазмонный магнитофотонный кристалл, благодаря дополнительному использованию в нем эффекта плазмон-поляритонного резонанса, позволяет получать на
резонансной длине волны более высокие, чем в прототипе, значения удельного фарадеевского вращения.
На чертеже схематически изображена структура такого плазмонного магнитофотонного кристалла. Кристалл изготовлен на подложке из плавленого кварца (1) и содержит два диэлектрических Брэгговских зеркала (2) и (5), нижнее зеркало (2) нанесенно на подложку (1). Зеркала состоят из N пар перемежающихся четвертьволновых слоев ТагОб и SiCh. Между зеркалами расположены два магнитоактивных слоя, нижний из которых выполнен из висмут-замещенного железо-иттриевого граната Bii,oY2,oFe50i2 (3) с оптической толщиной AR/8, а второй слой, нанесенный на него, выполнен из железо-висмутового граната BisFesOn (4) с оптической толщиной 3AR/8. На верхнее зеркало нанесена металлическая субволновая решетка (6).
Плазмонный магнитофотонный кристалл работает так.
Кристалл помещается во внешнее магнитное поле Н, которое направлено по нормали к его поверхности и превышает поля насыщения магнитоактивных слоев. На кристалл направляется поток (7) линейно поляризованного излучения оптического диапазона с длиной волны AR. В результате взаимодействия излучения с металлической субволновой решеткой на границе раздела металл решетки - диэлектрик верхнего зеркала (5) происходит возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов, что приводит к локальному усилению (десятки раз) интенсивности падающего на кристалл излучения в диапазоне толщин порядка нескольких сотен нанометров, так называемый плазмон-поляритонный резонанс [Belotelov V.I., Doskolovich L.L., Zvezdin A.K. Extraordinary magneto-optical effects and transmission through metal-dielectric plasmonic systems // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98, N 7_077401].
Усиленная плазмон-поляритонным резонансом электромагнитная волна, распространяясь вглубь структуры, приводит к возникновению эффекта Фарадея в магнитоактивных слоях (3) и (4). Брэгговские зеркала (2) и (5) обеспечивают локализацию света в магнитоактивных слоях вследствие многолучевой интерференции, что приводит к многократному усилению фарадеевского вращения на резонансной длине волны AR. При этом, соответственно, на спектральных зависимостях коэффициента пропускания и угла фарадеевского вращения плазмонного магнитофотонного кристалла на длине волны AR наблюдаются максимумы коэффициента пропускания и угла фарадеевского вращения, обусловленные плазмон-поляритонным резонансом и резонансом в оптическом резонаторе.
Пример исполнения.
Плазмонный магнитофотонный кристалл моделировался для резонансной длины волны 1R= 633 нм и изготавливался на подложке из плавленого кварца толщиной 0,5 мм. Кристалл содержит два Брэгговских зеркала, каждое из которых выполнено в виде пяти чередующихся пар четвертьволновых слоев ТагСЬ и SiCh. На нижнее зеркало последовательно нанесены магнитоактивные слои - слой висмут-замещенного железо-иттриевого граната Bii,oY2,oFe50i2 с оптической толщиной XR/8 И СЛОЙ железо-висмутового граната BisFesOn с оптической толщиной 3AR/8. Общая оптическая толщина магнитоактивных слоев равна 2R/2. На верхний диэлектрический слой ТагСЬ нанесена субволновая решетка из благородного металла (золота или серебра), которая имеет следующие размеры: толщина h = 100 нм, ширина полоски металла а = 120 нм, период решетки d = 400 нм. Использование благородных металлов, например, золота и серебра, позволяет наиболее эффективно возбуждать плазмон-поляритоны. Кроме того, эти металлы имеют малые потери на поглощение излучения в оптическом диапазоне спектра.
Слои диэлектрических зеркал и магнитоактивные слои изготавливались методом реактивного ионно-лучевого распыления соответствующих мишеней в смеси аргона и кислорода. Слой Bii;oY2,oFe50i2 после напыления на слой SiO2 кристаллизовался на воздухе при атмосферном давлении при температуре 680 °С в течение 20 мин. Затем на него наносился слой BisFesOn и кристаллизовался при тех же условиях. Об успешной кристаллизации и образовании пленок гранатовой фазы судили по результатам измерений магнитооптических петель гистерезиса на длине волны 633 нм каждого из слоев Bii,oY2,oFe50i2 и Bi3FesOi2, а также всей структуры после ее изготовления. Углы фарадеевского вращения слоев Bii,oY2,oFe50i2 и BisFesOn составляли минус 0,064 и минус 0,58 °, соответственно. Это соответствует удельному фарадеевскому вращению слоев, соответственно, минус 1,0 и минус 6,0 °/мкм, что является характерными значениями для пленок этих составов. Угол фарадеевского вращения магнитофотонного кристалла без металлической субволновой решетки составлял минус 12,7 °, что соответствует удельному фарадеевскому вращению минус 47,0 °/мкм; коэффициент пропускания составил 63%.
Металлическая субволновая решетка изготавливалась путем нанесения пленки серебра на поверхность верхнего диэлектрического зеркала методом катодного распыления с последующим применением метода фотолитографии. Для плазмонного магнитофотонного кристалла на резонансной длине волны коэффициент пропускания составил 54%, угол фарадеевского вращения составил минус 16,3 °, что соответствует удельному фарадеевскому вращению минус 60,2 °/мкм. Это значительно превышает значение, характерное для прототипа (минус 47,0 °/мкм).
Преимуществом предлагаемого плазмонного магнитофотонного кристалла является возможность получения в нем более высоких значений удельного фарадеевского вращения.
Claims (1)
- Плазмонный магнитофотонный кристалл, содержащий оптический резонатор с резонансной длиной волны в виде двух Брэгговских зеркал, слои висмут-замещенного железо-иттриевого граната и железо-висмутового граната с суммарной оптической толщиной, кратной расположенные между Брэгговскими зеркалами, отличающийся тем, что дополнительно содержит металлическую субволновую решетку, размещенную на верхнем Брэгговском зеркале.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149449/93U RU150130U1 (ru) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | Плазмонный магнитофотонный кристалл |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014149449/93U RU150130U1 (ru) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | Плазмонный магнитофотонный кристалл |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU150130U1 true RU150130U1 (ru) | 2015-01-27 |
Family
ID=53292623
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014149449/93U RU150130U1 (ru) | 2014-10-08 | 2014-10-08 | Плазмонный магнитофотонный кристалл |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU150130U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637364C2 (ru) * | 2016-05-11 | 2017-12-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Сенсорный элемент и способ детектирования изменения состава исследуемой жидкой или газообразной среды |
RU179135U1 (ru) * | 2017-08-10 | 2018-04-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Плазмонный магнитофотонный кристалл |
-
2014
- 2014-10-08 RU RU2014149449/93U patent/RU150130U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2637364C2 (ru) * | 2016-05-11 | 2017-12-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова" (МГУ) | Сенсорный элемент и способ детектирования изменения состава исследуемой жидкой или газообразной среды |
RU179135U1 (ru) * | 2017-08-10 | 2018-04-28 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Крымский федеральный университет имени В.И. Вернадского" | Плазмонный магнитофотонный кристалл |
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 | |
Floess et al. | Plasmonic analog of electromagnetically induced absorption leads to giant thin film Faraday rotation of 14° | |
CN105629493B (zh) | 复合结构双层金属光栅偏振分束器 | |
Xiao et al. | Investigation of defect modes with Al2O3 and TiO2 in one-dimensional photonic crystals | |
Belotelov et al. | Magnetophotonic intensity effects in hybrid metal-dielectric structures | |
Shi et al. | Optical response of a flat metallic surface coated with a monolayer array of latex spheres | |
Kitao et al. | An investigation into second harmonic generation by Si-rich SiNx thin films deposited by RF sputtering over a wide range of Si concentrations | |
Mikhailova et al. | Optimization of one-dimensional photonic crystals with double layer magneto-active defect | |
RU150130U1 (ru) | Плазмонный магнитофотонный кристалл | |
Zhang et al. | The optical cavity enhanced magneto-optical Kerr effect signals of AAO/Al-based CoFeB nanostructure arrays | |
Lin et al. | Multilayer structure for highly transmissive angle-tolerant color filter | |
Belotelov et al. | Intensity magnetooptical effect in magnetoplasmonic crystals | |
RU154720U1 (ru) | Магнитоплазмонный кристалл | |
Lei et al. | Plasmon resonance enhanced optical transmission and magneto-optical Faraday effects in nanohole arrays blocked by metal antenna | |
Rao et al. | Optical nonreciprocal bistable absorption in a one-dimensional asymmetric layered structure composed of nonlinear plasmas and general-function photonic crystals | |
Christofi et al. | Periodic structures of magnetic garnet particles for strong Faraday rotation enhancement | |
RU158802U1 (ru) | Плазмонный магнитофотонный кристалл | |
RU154764U1 (ru) | Плазмонный магнитофотонный кристалл | |
Patton et al. | Optical properties of single crystal diamond microfilms fabricated by ion implantation and lift-off processing | |
Pavlov et al. | Optical study of three-dimensional magnetic photonic crystals opal/Fe3O4 | |
RU150129U1 (ru) | Магнитофотонный кристалл микрорезонаторного типа | |
Lei et al. | Extraordinary optical transmission and enhanced magneto-optical effects induced by hybrid waveguide-surface plasmon polariton mode in bilayer metallic grating | |
Chen et al. | Fano resonance and magneto-optical Kerr rotaion in periodic Co/Ni complex plasmonic nanostructure | |
Syrbu et al. | The interference of birefractive waves in ZnAl2Se4: Co2+ crystal | |
Zhong | Design and modulation of the plasmon-induced transparency based on terahertz metamaterials |
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: 20180405 |