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.     

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。     

大口径永磁体法拉第旋光器

报道了一种通光孔径40mm的永磁体大口径法拉第旋光器,其外型尺寸为154mm×154mm×240mm,重量约为30kg.测量结果表明在法拉第旋光器的有效通光面内,光偏振面旋转角的径向分布均匀性优于±3°.提出了通过改变通光面中心处的预置光旋转角来改善法拉第光隔离器的积分透过率及积分光隔离度,并给出了光隔离器积分透过率及积分隔离度与对称中心预置角的关系曲线.     

磁光调制和法拉第旋转测量

本文描述石榴石单晶薄膜磁光调制器的基本特性.文中论述了磁光调制倍频法测量法拉第旋转角θ的基本原理和方法,讨论测试结果,分析测量误差.指出其优点是用这种新方法测得的θ将不受激光源幅度变化以及光路中其它元器件不稳定因素的影响,测量精度达±0.020°.     

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.     

磁光克尔和法拉第效应的完整测量

简单叙述了克尔效应和法拉第效应的原理，并从光谱学研究的角度，对克尔和法拉第旋转角和椭偏率完整磁光参数的若干种实验测量作了介绍和讨论；讨论了一种可供实用的傅里叶磁光谱分析法，可以用较少的并且是无色散的光学元件，通过旋转检偏器，对出射光强随检偏角变化的关系，作傅里叶变换，就可直接可见光区求得完整的克尔和法拉第磁光参数，同时还给出了具体的实例和测量研究的结果。     

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。     

纳秒量级开关时间的全光纤磁光开关

采用磁光晶体薄膜、半波片、偏振分束器、偏振合束器和高速法拉第转子等元器件研制了一种具有新型光路的1×2全光纤磁光开关,以用于全光网络通信. 采用雪崩晶体管设计和制作了多种纳秒脉冲发生器,用于驱动法拉第转子中的微型螺线管. 对螺线管的尺寸和结构布局进行了优化设计,并分析螺线管的磁场强度和自感系数等性能参量,以提高磁光开关的开关速度. 磁光开关的性能测试结果表明,纳秒脉冲上升时间为2～5 ns、脉冲宽度为6～12 ns、脉冲幅值为30～150 V. 磁光开关的插入损耗为1.55 dB,串扰为23.69 dB,消光比为-23.69 dB,开关时间为100～400 ns. 该全光纤磁光开关的开关时间已达到纳秒量级.     

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。     

应用于光隔离器的一维磁光光子晶体结构探索

采用传输矩阵方法分析了一维磁光光子晶体.对不同结构参量下的磁光多层膜的光学性质进行了数值计算.得到了一种新颖实用的磁光多层膜结构,可用作实现光集成应用中的光隔离器的元件.典型磁光材料的厚度仅为2.13 μm,一维磁性光子晶体的总厚度仅为7.03 μm.     

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。     

Structure and magneto-optical properties of fine-grain garnet thin films

The structure and magneto-optical properties of fine-grain garnet thin films crystallized by the rapid recurrent thermal annealing (RRTA) method have been studied. The RRAT method has been used to crystallize BiGaDyIG garnet single-layer or BiGaDyIG/AI double-layer films and to get nanometer grain size (about 30–50 nm), which results in a large Faraday rotation angle, a smoother surface and fewer voids in the films. Meanwhile we have discovered that the Faraday rotation angle increases with the number of recurrences during the rapid annealing and quenching. With the more recurrent annealing one can not only get a strong Faraday effect, but it suppresses the appearance of DyFeO₃ phase in garnet films, which has been explained very well. By applying the new method, the as-deposited films have been succesfully crystallized to the (BiDy)₃(FeGa)₅O₁₂ garnet phase. They exhibited excellent magneto-optical properties with a coercivity of about 1500 Oe and effective Faraday rotation angle of 1.5°. The composition, magnetic and magneto-optical properties of the crystallized garnet films have been examined.     

Magneto-optical properties of one-dimensional conjugated magnetophotonic crystals heterojunctions

The 4 × 4 transfer matrix for the magneto-optical layer at oblique incidence is derived. With the help of the transfer matrix, the magneto-optical properties of one-dimensional conjugated magnetophotonic crystals (MPC) heterojunctions are studied. The results show that there exists a Tamm state localized at the interface between conjugated MPC. By coupling the Tamm states, high transmittance and large Faraday rotation angle can be obtained simultaneously in conjugated MPC multiple heterojunctions structure. It can be used to make novel mageto-optical device, promised to further application in optical information process.     

反射型磁光多层膜隔离器的频率响应及宽容性研究

通过传输矩阵法分析了材料介电常数的变化对于单缺陷结构的磁光多层膜隔离器性能的响，并提出了一种多缺陷结构的磁光多层膜结构.同单缺陷结构相比，多缺陷结构的旋转角的频谱响应带宽有很大增加，对于材料介电常数变化的宽容性得到了一个数量级的提高.同时这种多缺陷的结构对于膜层厚度的变化和入射角度也有很好的宽容性. 关键词： 光隔离器 磁光效应 一维光子晶体     

Reciprocity of Faraday effect in ferrofluid: Comparison with magneto-optical glass

The transmission light intensity method is carried out on a classical platform to study the reciprocity of Faraday effect in water-based Fe₃O₄ ferrofluid and its diluents. Setting the polarization direction of the analyzer at an angle of 45° to that of the polarizer, the switchable DC magnetic field and the alternating magnetic field are imposed to ferrofluid. The ferrofluid film is replaced by magneto-optical glass for contrastive experiments. The results indicate that ferrofluid is different with magneto-optical glass. Even though the direction of magnetic field is reversed, the rotation direction of the polarized light does not change for ferrofluid. The theoretical model of magneto-optical rotation was used to describe the origin of the reciprocity of Faraday effect in ferrofluid and the non-reciprocity in magneto-optical glass. These findings suggest that the magnetic moments of nanoparticles in ferrofluid tend to the same orientation with the magnetic field because of the rotation of particles.     

基于多层膜偏振元件的软X射线磁光Faraday偏转测量

在北京同步辐射装置(BSRF)的3W1B软X射线光束线上利用自行研制的同步辐射软X射线综合偏振测量装置对Ni的M_2,3边附近(60—70 eV)进行了软X射线磁光(magneto-optical)法拉第效应(Faraday effect)的偏转测量,实验装置主要由起偏器,检偏器,样品架,圆形钕铁硼永磁铁和MCP探测器组成,偏振元件(起偏元件和检偏元件)均采用反射式非周期性Mo/Si宽带多层膜.实验采用反射起偏和反射检偏的模式,得到一系列能量范围在60—70 eV间的法拉第偏转角结果, 关键词： 软X射线 磁光Faraday效应 综合偏振测量装置 宽带多层膜     

Noise reduction and signal to noise ratio improvement in magneto-optical polarization rotation measurement

The measurement of an extremely small magneto-optical polarization rotation angle with high sensitivity is integral to many scientific and technological applications. In this Letter, we have presented a technique based on Faraday modulation combined with the optical differential method to measure an extremely small polarization rotation angle with high sensitivity. The theoretical and experimental results show that common mode noise is reduced appreciably and signal to noise ratio is enhanced. The effectiveness of this technique has been demonstrated by measuring the Verdet constant of terbium gallium garnet glass and measuring the small polarization rotation angle. A sensitivity of enhancement of one order of magnitude has been achieved using differential detection based on Faraday modulation.     

磁旋光反射腔交流调制输出倍频信号特性分析

根据法拉第效应的非互易性原理,分析了磁旋光反射腔交流调制输出倍频信号相关的特性;具体研究了倍频信号幅度及角度检测灵敏度与调制角幅度θ0和反射腔反射率R的关系.研究结果表明:当调制角幅度较小时,输出倍频信号幅度随反射率R的增加而增加,最大值是正交调制法的18倍左右;利用倍频信号检测角度的灵敏度与正交法相比也得到多倍提高,...     

溶胶-凝胶法制备Fe-Al_2O_3巨磁旋光薄膜

用溶胶-凝胶法制备了Fe-Al2O3铁磁金属-非磁绝缘体基体薄膜。实验结果表明,当Fe与Al2O3的质量比为1∶1,热处理温度为420℃时,所制备的薄膜具有最大的磁致旋光(Faraday)效应,测得的费尔德(Verdet)常数V=(6.8×104)°/(T.cm)。通过分析,得出了Fe-Al2O3薄膜巨磁Faraday旋光效应主要是由光、磁场与薄膜相互作用产生剧烈塞曼(Zeeman)分裂引起的。对影响薄膜Faraday旋光效应的各种主要因素进行了讨论。