不均匀磁场中的静磁波传播和导波光衍射理论

理论研究了不均匀静磁场对静磁体波传播和导波光布拉格衍射特性的影响。计算表明,在场强不均匀磁场中,静磁体波的振幅有所增加,从而可以明显提高导波光的布拉各衍射效率。此外,有望通过不均匀静磁场来控制衍射光的发散。     

斜向磁化的YIG波导中静磁波传播特性

分析了斜向静磁场作用下磁光薄膜波导中传播的静磁正向体波特性,计算了YIG薄膜波导中静磁波传播常数以及与磁光耦合系数相联系的动态磁化强度对静磁波模数、频率和斜向场等的依赖关系.计算表明：静磁波频率f及模数m越大、磁场H_i及其偏角θ越小,静磁波传播常数K_s越大;零模静磁体波的（动态磁化强度）振幅远大于高模数的静磁体波振幅.在适当的静磁体波频率范围内,斜向偏置磁场可提高静磁体波的振幅,进而可以改善静磁波与导波光的相互作用特性和提高导波光的衍射效率. 关键词：     

基于微波静磁波的并行磁光频谱分析研究

利用多个频率的微波静磁波同时与导波光的磁光作用可产生多级Bragg衍射光的原理可实现并行磁光频谱分析，即微波频率与衍射光在傅里叶透镜焦平面上的位置一一对应，而微波信号强度由多频静磁波对导波光的衍射效率确定。根据三频静磁波与导波光的磁光耦合方程，进行了仿真计算，结果表明，通过考虑多频磁光衍射中相位失配因素对衍射效率的影响可很好地恢复多频信号的相对强度。     

磁光Bragg衍射中的相位失配分析

给出了任意倾斜偏置磁场作用下相位失配时微波静磁波与导波光的磁光耦合方程，分析了相位失配对导波光衍射效率及其衍射方向的影响.计算了YIG薄膜波导中静磁反向体波与导波光非共线作用的Bragg衍射效率, 传统磁化时计算结果与实验结果一致.计算表明，与传统磁化情形相比，适当的偏斜磁场可使导波光衍射效率提高6dB以上；当导波光入射角保持不变时，由磁场方向改变引起的相位失配对衍射效率的影响不大.因此，优化偏置磁场方向是改善磁光Bragg器件衍射性能、提高磁光带宽的有效方法. 关键词： 磁光效应 Bragg衍射 静磁波     

静磁波与导波光的磁光耦合理论

根据耦合模理论,分析了砂光波导中静磁波与导波光的相互作用特点。给出了导波光模式之间的耦合方程。理论分析表明,仅当垂直磁化时,发生模式转换的导波光材被全部衍射,此时衍射效率等于模式转换效率。计算了斜向场作用下ＹＩＧ薄膜中导波光的反斯托克斯相互作用衍射效率,所得结论与实验结果一致。适当倾斜静磁场,导波光的模式转换和衍射效率均可比垂直磁化时间显提高。同时改变静磁体波传播方向和斜向场的偏离方向（与垂直方向     

斜向静磁场中的薄膜磁光效应和静磁波传播特性

理论计算表明，与垂直静磁场情形相比，斜向静磁场可以明显增强磁性薄膜波导中的法拉第效应，同时会引起静磁波共振频率和带宽等许多静磁波特性的变化.合理利用这些变化特性，可望大幅度提高导波光的衍射效率，改善磁光波导器件的特性. 关键词：     

基于两种静磁模的磁光压缩特性比较

将磁光效应作为微扰, 采用耦合模理论分析了磁光薄膜波导中微波静磁波对线性啁啾光脉冲的磁光Bragg衍射作用, 得到了传统磁化时磁光共线和非共线作用下的衍射光脉冲复振幅的解析表达式。在静磁波频率和波数相同的前提下, 通过对实际波导结构的计算表明, 基于静磁表面波的磁光共线作用比基于静磁正向体波的非共线作用更易于实现光脉冲压缩; 衍射光脉冲的半极大全宽度(FWHM)对失配斜率的依赖较为敏感。因此, 选用磁光共线作用和优化相位失配因子的频率变化率有助于改善磁光Bragg脉冲压缩器的性能。     

斜向静磁场中光导波模式转换与衍射理论

应用经典场论和耦合模理论计算了斜向静磁场作用下，磁性薄膜波导中静磁波与导波光的相互作用.计算结果表明，与垂直静磁场情形相比，斜向静磁场时的相匹配条件有所变化，由于磁性薄膜波导中法拉第磁光效应增强等因素，导波光的Bragg衍射效率得以显著增加.这有利于应用YIG等低损耗磁性薄膜做成高衍射效率的磁光波导器件，亦有利于降低Bi∶YIG等高比法拉第旋转的磁光薄膜波导器件的体积和损耗.此外，理论指出的在斜向静磁场条件下所具有的一些磁光特性与实验结果亦符合得很好. 关键词：     

静磁表面波对高斯光脉冲的衍射特性研究

研究了磁光薄膜波导中线性啁啾高斯光脉冲与单频连续静磁波共线作用,给出了水平磁化时基于静磁表面波的磁光耦合方程.分别采用解析法和数值法计算了1310 nm和1550 nm两种光波长入射时衍射光的压缩特性,两种求解方法得到的结果一致.计算表明,衍射光脉冲的半峰全宽(FWHM)随相位失配因子的频率变化率和啁啾系数的增大而减小;在给定的计算参数下,与1310 nm波长对应的衍射光脉冲具有较大的峰值强度,但1550 nm波长输入时可以获得更窄的衍射光脉冲,因而1550 nm光脉冲更适于作为磁光脉冲压缩的脉冲源.文章还分析了磁损耗对衍射光脉冲的光强和输出脉宽的影响,对于普通的磁光薄膜,损耗基本上不影响光脉冲压缩效果.     

电磁场中光子-轴子的转化微分截面

运用费曼微扰方法分别计算了在磁偶极场、电偶极场和均匀静电场及静磁场中光子转化成轴子的非极化微分截面.在电偶极场中,沿光子传播方向及其反方向上的非极化微分截面为零;而在磁偶极场中,在上述方向上通常则具有非零的微分截面,但当光子传播方向平行于磁场偶极距矢量时,该微分截面为零.在均匀的静磁场和均匀静电场中,只有在光子传播方向及其反方向上具有非零的微分截面,但后者小于前者.在轴子质量趋于零的极限条件下,上述过程和光子转化为引力子的过程表现出某些非常类似的性质. 关键词： 轴子 光子 微分截面     

Characteristics of microwave magneto-optic modulation based on magnetostatic waves

According to the magneto-optic (MO) perturbation theory, the coupled-mode equations for guided optical waves (GOWs) with microwave magneto-static waves (MSWs) in MO film waveguides are presented, which cannot only be used to analyze the MO modulation induced by MSW pulses, but also explain the optical pulse compression caused by chirped MSWs. The rectangular pulse modulation of continuous guided optical waves by magnetostatic forward volume waves (MSFVWs) excited under normal bias magnetic field is theoretically studied in detail. It is shown that: (1) the diffracted light pulse approximates to an isosceles trapezoid, which is in agreement with the experimental results, and the duration time and the flat-top response time are equal to the sum and difference between the width and transit time of the rectangular MSFVW pulse, respectively; (2) utilizing a small duty factor of MSFVW pulse helps to improve the modulating data rate, which is in inverse proportion to the transit time, and the relative peak intensity of the diffracted light pulse is less than the corresponding Bragg diffraction efficiency when the MSW duty factor is less than 0.5.     

多频微波静磁波与导波光互作用研究

分析了磁光薄膜中同时激发的多个频率的静磁波对导波光的衍射作用过程,以三频为例推导了三级近似的耦合模方程,对于两频磁光作用的理论计算与实验基本一致.对于三频磁光作用,数值分析结果表明：对于主衍射效率（Principle Diffraction Efficiency,PDE）,小信号时只需考虑一级磁光作用.在超出小信号范围且PDE达到峰值之前,第三级磁光作用对PDE影响很小,只需考虑前两级磁光作用.小信号时,得到了PDE的近似解析表达式,在一定的频率间隔范围内与耦合方程的一级近似解较为符合.     

An effective method for improving diffraction performance of magnetostatic backward volume wave-based magneto-optic Bragg cells by using an appropriately tilted bias magnetic field in YIG film plane

The universal magneto-optic (MO) coupled-mode equations for magnetostatic waves (MSWs) and guided optical waves (GOWs) under arbitrarily tilted bias magnetic fields are presented for the first time and, as an example, applied to the noncollinear Stokes interaction between the incident TE₀-mode light and magnetostatic backward volume wave (MSBVW) excited by single-element microstrip line transducer in yttrium–iron–garnet (YIG) film. Our calculation indicates that, for the case of magnetization parallel to the MSBVW propagation direction, the diffraction efficiency (DE) is equal to the mode-conversion efficiency of the diffracted lights (MCDE) and the calculated curve of relative DE for the MSBVW-based MO Bragg cell in pure YIG waveguide is in good agreement with the experimental data. In contrast, the diffraction performance can be greatly improved by optimizing the bias magnetic field and the DE gain can be increased by 6.3 dB in the tangentially magnetized film. The angular dependences of the DE and the corresponding Bragg angle upon the magnetization direction are also discussed in the paper.