Bi4Ge3O12晶体的磁光法拉第旋转

在可见光范围测量了Bi₄Ge₃O₁₂晶体磁光法拉第旋转的色散关系,也测量了从室温到液氮温度磁光旋转在633nm的变化。大的磁光旋转和很宽光波范围的高透过率表明晶体在磁光应用上也是很有价值的。扼要讨论了Bi离子在抗磁晶体中对磁光旋转的重要作用。 关键词：     

Bi-YIG单晶的克尔磁光旋转

在0.4—0.8微米波长范围测量了助熔剂法生长的Bi-YIG系列单晶自然晶面和内部切面的克尔磁光旋转谱,讨论了Bi对磁光旋转的影响,以及从克尔效应作为一种分析工具观察到的晶体内部的不均匀性。 关键词：     

含Co_6Ag_(94)三明治结构的光学和磁光性质EI北大核心CSCD

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构(磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中)的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中,分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明,无论是双透射峰还是单透射峰情况,局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场,都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外,分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况,此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。     

含Co_6Ag_(94)三明治结构的光学和磁光性质

利用隧穿机制研究了含磁光金属Co6Ag94的三明治结构(磁光金属嵌入两个磁光光子晶体中)的透射性质和磁光法拉第旋转效应。在含磁光金属的三明治结构中,分别研究了双透射峰和单透射峰两种情况。研究结果表明,无论是双透射峰还是单透射峰情况,局域在磁光金属和磁光光子晶体界面上的电磁场,都能够同时增强磁光金属的透射和磁光法拉第旋转效应。另外,分析了磁光金属Co6Ag94存在增益时该三明治结构法拉第旋转角达到-45°的情况,此性质为设计小型化的磁光隔离器件提供了理论依据。     

一维磁光光子晶体的光学特性研究

详细推导了光在斜入射情况下通过磁光介质的4×4传输矩阵,研究了一维磁光光子晶体的光学特性.研究表明,由于光强主要局域在磁光介质层,波长位于光子禁带长波长带边的光通过磁光光子晶体所产生的法拉第旋转角比短波长带边产生的法拉第旋转角大得多.当光以TM偏振入射时,随着角度增大带边光产生的法拉第旋转角逐渐减小;而在TE偏振情况下,带边光产生的法拉第旋转角却随着角度的增大逐渐增大.     

一维磁光子晶体实现光隔离的应用研究

采用4×4传输矩阵法研究了两种结构一维磁光子晶体的光隔离特性.结构一在外加磁场与光路光轴方向呈52.0°时,用7.96μm的总厚度在中心波长附近0.95nm范围内实现了光隔离,在此范围之内法拉第旋转角和透射率分别在45°~50.65°和97.01%~99.96%之间波动,结构仅包含43层光学薄膜,易于实际制备;结构二在外加磁场与光路光轴方向呈32.7°时,用11.54μm的总厚度在中心波长附近0.85nm范围内实现了光隔离,在此范围之内法拉第旋转角和透射率分别在45°~48.55°和98.85%~100%之间波动,结构包含73层光学薄膜,与结构一相比,该结构具有更高的透射率和更平坦的光谱.用这两种结构的一维磁光子晶体代替目前商用磁光隔离器中的块状磁光介质,可实现磁光隔离器的集成化.     

厚金属Ag膜的磁光法拉第旋转效应的增强

为了更全面地认识和了解金属Ag的各种物理性质, 对金属Ag的磁光性质进行了研究. 利用光隧穿机制分析了由全介质光子晶体-厚金属Ag膜-全介质光子晶体组成 的三明治结构的透射和磁光法拉第旋转效应. 研究结果表明, 由于电磁场局域在光子晶体和厚金属Ag膜的界面上, 导致厚金属Ag膜透射和磁光法拉第旋转效应的同时增强.     

用于光纤电流传感器的BGO晶体磁光特性研究

在理论分析Bi4Ge3O12（BGO）晶体磁光特性的基础上，利用倍频法测量了不同工作波长下BGO晶体的费尔德常量，获得了与理论相符的实验结果.同时根据BGO晶体费尔德常量随波长的变化关系曲线，通过对该晶体吸收系数的测量，得出了其磁光优值曲线.进而将BGO晶体的磁光特性与光纤电流传感器常用的几种磁光材料作了对比，结果表明BGO晶体适合用于光纤电流传感器.     

BiCaInVIG磁光晶体的筛选与处理

对于法拉第光隔离器,其内法拉第旋转器所采用的磁光晶体的光学性能直接决定了光隔离器的性能。从透射光谱、设计波长透射率、镀制增透膜等方面对BiCalnVIG磁光晶体的筛选与．处理进行了研究。     

一维磁光子晶体的法拉第效应

由于一维磁光子晶体能同时展示出很好的光透射率和法拉第旋转,故可用于实现小尺度的磁光隔离器。采用传输矩阵法研究了由磁光膜(Bi∶YIG)和电介质膜(Ta2O5,SiO2)构成的一维磁光子晶体,分别讨论了在垂直入射和斜入射条件下的法拉第效应,并给出了几种可行性结构,对磁光隔离器件的进一步改进设计具有一定的参考价值。     

低介电常数超材料在反射型磁光隔离器中的应用

为设计厚度薄、层数少且具有良好工作性能的反射型磁光隔离器,在一维单缺陷磁光光子晶体中引入低介电常数超材料.利用传输矩阵法研究该光子晶体的克尔磁光效应,结果表明,采用低介电常数超材料制备层间阻抗差异较大的一维单缺陷磁光光子晶体,既易于在磁光介质层形成较强的局域场,获得接近45°的克尔旋转角,又可增强光的反射,获得较高的能量反射率.本研究为低介电常数超材料应用提供了新的可能.     

交变磁场下磁光薄膜动态法拉第效应特性的测量

论述了在交变磁场下测量磁光薄膜动态法拉第效应的原理和方法，利用此方法，在不同的调制磁场强度和频率下测量磁光薄膜的动态法拉第旋转特性，获得了较好的测量结果，并对测量误差进行了分析。     

一种大动态范围的磁光电流传感器方案

提出了一种扩大磁光式电流传感器动态范围的方法。磁光式电流传感器是基于法拉第效应和安培环路定律实现电流测量的。由于法拉第旋转角随被测电流周期性增大，测量时只能利用正弦曲线单调变化的部分，因此限制了电流的测量范围。利用光纤维尔德常数随光波长变化这一特性，通过测量两种光波旋转的角度差，获得了大电流的测量值。在正常计量范围内利用单波长数据获得精度较高的计量值，达到扩大传感器测量范围的目的。分析表明，当两波长的维尔德常数相差20％时，电流测量范围可以扩大到单波长时的6倍。采用这种方法可望用一个传感器同时满足电力系统中的计量和保护两种用途。     

多缺陷结构的一维磁光多层膜隔离器

由磁光介质（M）和电介质（G）周期性排列构成的磁光光子晶体会出现很强的光 局域性，最近用它来实现磁光隔离器引起人们广泛的兴趣.给出了一种可用于计算 偏振光在各向异性介质传播问题的传输矩阵方法.并用该方法计算了对称多缺陷结构磁光多 层膜隔离器的光学性质，发现随着缺陷数目的增多，旋转角及透过率的频谱响应得到改善. 当缺陷增加到一定数目时，不需要额外的反射层即可实现反射型磁光隔离器的要求. 关键词： 光隔离器 磁光效应 多层膜 光子晶体     

法拉第旋转镜对旋转光纤磁光性能测量的影响

为了解决随机线性双折射对光纤磁光特性测量的影响,采用旋转光纤（SF）结合法拉第旋转镜（FRM）的测量方法,研究了FRM对旋转光纤磁光特性测量的影响。首先,从理论方面研究旋转光纤与FRM的引入如何减小光纤中的随机线性双折射对磁光特性测量的影响,并搭建基于FRM的旋转光纤磁光特性测试系统。当光源波长为1310 nm时,FRM作用前的旋转光纤费尔德常数都比未旋转光纤的大,且旋转光纤的节距越短,费尔德常数越大。特别是旋转光纤的节距为1.0 mm时,其费尔德常数为0.8304 rad/（T·m）,比未旋转光纤的费尔德常数[0.8029 rad/（T·m）]增大了约3.43%。当测试系统加入FRM后,不同光纤的费尔德常数测量值相较于未使用FRM的光纤费尔德常数测量值都有一定幅度的增大,尤其相比于节距为1.0 mm时的旋转光纤更进一步提高了7.50%,并且在FRM作用前后不同光纤费尔德常数测量值的均方差分别为0.99%和0.61%,说明FRM的引入提高了掺杂光纤费尔德常数的测量精度与稳定性。     

利用光镊技术演示光的自旋角动量

阐述了光与物体相互作用时自旋角动量的传递与扭力矩原理.基于光镊光致旋转原理,利用能够悬浮单个粒子的光镊技术并采用具有双折射特性的CaCO3晶体粒子,设计了微粒在不同偏振光场中的旋转运动实验内容,研究光与双折射晶体粒子相互作用产生的光致旋转效应,观察和测量由自旋角动量引起粒子的扭转力矩的大小、方向以及旋转速度等力学效应.     

高功率光隔离器永磁系统的理论研究与优化

基于Halbach阵列永磁体的特点以及光隔离器对磁场的需求,设计了两种适用于高功率隔离器的永磁系统,分析了其磁场分布、磁场非均匀性对隔离度的影响,研究了磁体装配误差对磁场的影响。研究结果表明:通过引入斜向磁化永磁体,选择合适的磁化角度和磁体长度,可以提高永磁体的磁场强度,大幅度减小旋转器所需磁光晶体长度;受磁场非均匀性影响的隔离度与磁光晶体的孔径、长度以及入射激光的光斑半径有关,当晶体长度一定时,减小晶体半径和入射光的半径可以显著提高隔离度。在入射光半径为1.5mm、磁光晶体半径5mm时,对应的隔离度分别为105.8dB和45.4dB。     

磁光晶体Bi-YIG的磁致退偏效应

建立了磁光晶体磁致偏振特性测试系统。对Bi YIG晶体样品在大范围磁场下的退偏现象进行了测试。结果表明,达到磁饱和或接近磁饱和时,Bi YIG晶体的偏振性能最优;达到磁饱和后,随着磁场的增强,出现了磁致退偏效应。根据实验结果分析了磁致退偏效应的产生机理,并说明了磁致圆二向色性及磁致线双折射是产生退偏的原因。     

用于光纤电流传感器的掺Bi稀土铁石榴石单晶生长与磁光性能

用熔盐法生长了两种Bi替代的高法拉第旋转、温度稳定的稀土铁石榴石磁光单晶Bi-HoYbIG和Bi-GdYIG,测试分析了其在近红外波段的磁光性能及其温度特性。Ho3-z-y,YbyiBixFe512(x＝1.03,y=1.20)单晶的比法拉第旋转角为-891°/cm(λ=1.31μm)和-767°/cm(λ＝1.55μm),Y3-z-yGdyBixFe5O12(x=0.46,y=0.24)单晶的值为－1067°／cm(λ=1.31μm)和-882°／cm(λ=1.55μm),两者都比纯YIG晶体高出许多。而且这两种晶体的法拉第旋转角随温度变化较小,在250～400K范围内,其温度灵敏度S分别为4. 60×10-4／K和4. 20×10-4/K。分析表明,Bi的掺入能大大提高晶体的法拉第旋转角,而yb3+、Gd3+等离子的掺入可以有效降低Bi3+替代磁光单晶的法拉第旋转的温度灵敏性,Bi-HoYbiG和Bi-GdYIG等磁光晶体非常适合作为高灵敏度、温度稳定的光纤电流传感器中的法拉第转子材料。     

飞秒光诱导铽镓石榴石晶体中的磁化响应研究

运用时间分辨抽运-探测光谱技术,研究了磁光晶体铽镓石榴石(TGG)在不同椭圆偏振态的飞秒激光脉冲诱导下的极化和磁化响应.研究表明,当仅存在逆法拉第效应时,探测光旋转角信号和椭圆率信号的变化方向与圆偏振抽运光的旋向相关.这是由于圆偏振光在TGG晶体中产生的瞬态有效磁场的方向依赖于圆偏振光的旋向所致.光诱导磁化过程与材料的性质有关,TGG晶体的顺磁特性决定了其自旋弛豫时间为几十飞秒.由于探测光旋转角信号和椭圆率信号的半高全宽均为500 fs左右,加之信号强度随着抽运光脉冲能量密度的增加呈线性增长,表明TGG晶 关键词： 铽镓石榴石晶体 抽运-探测光谱技术 逆法拉第效应