热稳定法拉第旋转TbYbBiIG磁光单晶及性能

采用高温溶液法，以Ｂｉ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３为助熔剂成功地生长出掺铋复合稀土铁石榴石（ＴｂＹｂＢｉ）３Ｆｅ５Ｏ１２（简称ＴｂＹｂＢｉＩＧ）晶体。晶体外形规则，最大尺寸为７×６×４ｍｍ３，Ｘ射线衍射分析证实，生长的晶体为ＴｂＹｂＢｉＩＧ单相单晶体，扫描电镜能谱分析其组成为Ｔｂ２．０６Ｙｂ０．４６Ｂｉ０．４８Ｆｅ５Ｏ１２。在１．０μｍ～１．７μｍ波段测量出晶体法拉第旋转谱和光吸收谱。当λ＝１．５５μｍ时，在１０°Ｃ～８０°Ｃ温度范围内测得法拉第旋转θＦ的温度系数为ｄθＦ／ｄＴ＝－２．３×１０－２ｄｅｇ·ｍｍ－１Ｋ－１。研究结果表明，ＴｂＹｂＢｉＩＧ单晶体在近红外波段θＦ约为ＹＩＧ单晶的３倍，温度系数小，是制作高性能光隔离器的一种好材料     

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。     

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。     

用He-Ne激光精密测量磁光法拉第效应

利用６３２。８ｎｍＨｅ－Ｎｅ激光和法拉第调制方法对醇、乙醇、丙醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、乙二醇和氯仿、溴仿的费尔德常量进行精密测量，中详细描述了测量方法，可代光学教学参考。     

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。     

磁光光子晶体结构的法拉第效应增强

在超薄薄膜的基础上,基于时域有限差分法原理,利用FDTD Solutions仿真软件分别研究了基于两种多层膜结构和一种金属光栅结构的磁光光子晶体法拉第旋光效应。研究表明,多层膜结构的法拉第旋光效应增强原理为入射光在薄膜中心层的透射谱谐振,而金属光栅周期结构的法拉第效应增强是通过金属光栅激发表面等离子体实现的;在三种结构中,金属光栅周期结构具有更广的法拉第偏转角增强域。进一步通过参数优化,实现对金属光栅周期结构工作波长的可调节性研究,为薄膜型磁光器件设计提供了理论依据。     

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.     

一种完整测量磁光克尔效应和法拉第效应的方法

详细给出了一种测量完整克尔和法拉弟效应的原理和实验装置。该装置简单可靠,安全由计算机控制。利用傅里叶变换方法,实验系统可以在从０．０１度至几百度的克尔和法拉第旋转角范围内以及在１．５￣６．０ｅＶ的光子能量范围内,准确地测量克尔和法拉第旋转角范围内以及在１．５￣６．０ｅＶ的光子能量范围内,准确地测量克尔和法拉第效应的绝对值。作为实验测量的例子,给出了ＭｎＢｉＡｌ合金薄膜样品和ＧａＰ块状样品的克尔和法     

金属光栅异常透射增强黑磷烯法拉第旋转的理论研究

黑磷是一种具有直接带隙的二维材料,其较宽的带隙填补了石墨烯和二维过渡金属硫化物之间的带隙空白,其特殊的褶皱状晶体结构导致了其独特的面内各向异性,使其具有了独特的力电磁响应特性.本文基于单层黑磷设计了一种金光栅/黑磷/硅的混合等离子体结构的磁光器件.通过金属光栅诱导异常透射显著增强透射率,同时通过TE模式和TM混合等离子体模式匹配耦合增强了法拉第旋转效应.在1.5 THz工作频率点,对器件参数进行优化后,施加5 T的外部磁场,法拉第旋转角度可以达到2.7426°,增益为14.434倍,同时透射率能够保持在85%以上.此外,研究了黑磷的载流子密度和外部磁场对磁光器件的调谐特性.最后,讨论了金属光栅的类等离子模式对本征波导模式和法拉第磁光效应的影响.     

半无限周期光子晶体全反射隧穿效应的共振机理

建立了一维半无限周期光子晶体的谐振腔模型.利用谐振腔的共振条件推导出全反射隧穿导带波长满足的解析公式,从理论上解释了一维半无限周期光子晶体的全反射隧穿效应产生的物理机理.利用波长的解析公式对全反射隧穿导带的波长随导带级数、腔光学厚度以及入射角的变化规律进行了研究,解释了一维半无限周期光子晶体的全反射隧穿效应的变化规律.将共振理论的结果与色散法的结果进行比较,其结果吻合.     

Far infrared Faraday rotation effect in one-dimensional microcavity type magnetic photonic crystals

The far infrared transmittances and Faraday rotation effect in one-dimensional photonic crystals that contain magnetic microcavities are calculated with the transfer matrix method. The different stacking sequences of dielectric layers in the magnetic photonic crystal are considered in this paper, and the linewidths of transmission peaks and localised light of the photonic crystals are discussed. The enhancement of Faraday rotation is presented in the magnetic photonic crystals, and the largest rotation angle at the frequency of the transmission peak is 29 °mm⁻¹, which is larger than previous results.     

基于低Q腔光子Faraday旋转的远程态制备

基于低Q腔中单光子的输入与输出关系,提出了利用偏振光Faraday旋转分别遥远制备单原子态和两原子纠缠态的可行方案.研究结果表明,当初始原子态的系数为实数时,通过选择合适的偏振光、腔场与原子相互作用系统的参数,单原子态与两原子纠缠态的远程制备均可确定性地得以实现.与以前的原子态远程制备方案相比,本文方案采用光子作为飞行比特来传递量子信息,故原则上可实现原子态的真正长距离制备.由于原子态的信息编码在耗散单边腔囚禁的Λ型三能级原子的两个基态能级,且原子仅虚激发,因此本文方案对腔衰减和原子自发辐射不敏感.此外,本文所提出的两种方案不需要两体或多体正交测量,仅涉及单体直积态测量,而且两种方案都工作在低Q腔,不需要原子与光腔的强耦合,从而有效降低了实验难度.     

法拉第效应实验装置中光路的设计

根据目前多数法拉第效应实验装置没有磁致旋光与自然旋光区别的实验功能，设计了特殊的光路．实现了磁致旋光和自然旋光的区分，且光路调节容易．现象直观清晰．     

Optimal multi-photon entanglement concentration with the photonic Faraday rotation

We put forward an optimal entanglement concentration protocol(ECP) for recovering an arbitrary less-entangled multi-photon Greenberger–Horne–Zeilinger(GHZ) state into the maximally entangled GHZ state based on the photonic Faraday rotation in low-quality(Q) cavity. In the ECP, only one pair of less-entangled multi-photon GHZ state and one auxiliary photon are required, and the concentration task can be realized by local operations. Moreover, our ECP can be used repeatedly to further concentrate the discarded items of conventional ECPs, which can increase its success probability largely. Under the practical imperfect detection condition, our protocol can still work with relatively high success probability. This ECP has application potential in current and future quantum communication.     

法拉第效应旋光不可逆性的实验验证

现有的法拉第效应实验装置仅能验证光单方向通过介质时,偏转角变化量与磁场间的正比关系,却无法验证法拉第效应旋光的不可逆性.重新设计光路,可测量线偏振光二次通过介质后的旋光角,与单次通过介质时的旋光角进行比较,实验结果可验证法拉第效应旋光的不可逆性.     

法拉第电磁转动实验装置的改进

对法拉第电磁转动实验进行了改进,用铜盘代替水银并设计了转子,制作单根导线电动机,该电动机适宜在中学物理课堂教学中使用.     

电磁感应透明介质中非线性法拉第偏转

利用多重尺度法,解析地研究了V型五能级超冷原子电磁感应透明介质中弱的线偏振探测光的传播特性. 结果表明,仅考虑系统的线性效应,随着耦合光强度的增加,介质对探测光的吸收迅速减少,而探测光的传播速度逐渐增加,但比真空中的光速要低若干个数量级. 同时发现,在相同的外加磁场下探测光的非线性法拉第偏转方向与线性法拉第偏转相反,且偏转角更大. 这说明电磁感应透明介质中探测光的法拉第偏转主要是由系统的非线性效应调控. 关键词： 电磁感应透明 非线性法拉第偏转     

磁旋光增强效应与旋光增强器特性分析

根据法拉第磁光效应的非互易性,分析了旋光反射腔的光强输出特性,表明这种反射腔具有旋光增强效应.在此基础上提出了用于检测微小旋转角的旋光增强法,并对旋光增强器的特性进行了理论分析和仿真计算.给出了测量灵敏度随器件反射率、样品吸收因素及一次旋光角变化的关系,讨论了角度测量工作点、测量范围以及相对灵敏度理论极限问题.旋光增强器有望应用于微流控系统的旋光检测以及实现磁旋光仪器的小型化和微型化. 关键词： 法拉第磁光效应 磁旋光增强 微小旋光角检测 微流控系统     

铁磁性物质中法拉第磁光效应及其温度特性的量子理论

在铁磁性物质中,磁光效应除了来源于自旋-轨道相互作用所导致的激发态能级分裂以外,还来源于交换作用和外磁场所导致的基态能级分裂。根据这一理论进行的计算表明,在远低于居里温度和高温、高居里点两种极端情形,法拉第旋转θ与磁化强度M呈线性关系。在一般温度区域,θ与M及温度T呈非线性关系。     

Pr:YIG晶体抗磁性Faraday转动谱的研究

在单电子模型下，用量子理论研究了Pr:YIG晶体中Pr3+离子的抗磁性Faraday转动（FR）谱.分别在温度为77K和300K时，计算了Pr3+离子的λF-1/2θ-λ2的变化关系，计算结果与实验值符合较好.证实了晶场为单态的离子，其抗磁性FR比顺磁性FR对交换场（或外场）有更大的依赖性，且与温度有关.在强交换场环境中，两种转动对FR的贡献有相同的重要性. 关键词： Pr:YIG晶体 单离子模型 抗磁性Faraday转动