發(fā)布時間：2018-01-23 02:17

  本文關鍵詞： CeYIG薄膜 法拉第磁光效應 脈沖激光沉積 磁等離激元光子晶體　出處：《哈爾濱理工大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：基于法拉第磁光效應的磁光器件廣泛應用于光通信、光存儲和光傳感領域中。隨著集成光學的發(fā)展,研制重量更輕,體積更小,價格更低的小型化磁光器件是未來發(fā)展的趨勢。基于薄膜材料的薄膜型磁光器件具有體積小、重量輕、結構簡單、成本低等優(yōu)點,廣受研究人員青睞。亞鐵磁性的石榴石是目前已知的唯一一種在可見光及近紅外波段透明,且具有優(yōu)異磁光性能的材料。其中,釔鐵石榴石(Yttrium Iron Garnet,YIG)系列材料是研究最多,應用最廣泛的一類磁光材料,尤其是具有巨磁法拉第旋光效應的鈰摻雜YIG(CeYIG)薄膜是近年來的研究熱點。本文主要研究工作如下:脈沖激光沉積法(Pulsed Laser Deposition,PLD)沉積薄膜所需的靶材研究。首先利用固相法制備CeYIG靶材,研究了工藝參數(shù)對靶材致密度、磁性能的影響。然后,用PLD法在石英基底上制備YIG薄膜,測試不同工藝參數(shù)下薄膜的物相、磁性和磁光性質,得到了擇優(yōu)工藝參數(shù)。最后,成功在石英基底上制備了擁有大法拉第磁光性能的薄膜,其比法拉第旋轉角可以達到-0.6°/μm。在CeYIG薄膜的基礎上,研究了兩種結構磁等離激元光子晶體對法拉第磁光效應及光透射率增強的機理。運用FDTD Solutions進行仿真,通過研究結構參數(shù)對法拉第旋光效應的影響,從而分析該現(xiàn)象的本質。仿真結果表明,改變Au膜的陣列的周期和CeYIG薄膜厚度等參數(shù)可以改變法拉第旋光效應增強的響應波長。同時,相比于相同厚度的CeYIG薄膜,磁等離激元晶體的法拉第旋轉角可以提高8倍以上,對制作磁光傳感器以及光隔離器具有重要的參考價值。本文對CeYIG薄膜從理論、實驗和仿真三個方面做了系統(tǒng)的研究。克服了傳統(tǒng)上無法在石英基底上制備具有大法拉第旋轉角CeYIG薄膜的技術難點。結合等離激元效應與磁光效應,對CeYIG薄膜構成的磁等離激元晶體增強法拉第旋光效應及光學特性進行了模擬仿真,對制作薄膜型磁光傳感頭和光隔離器具有重要的指導意義。
[Abstract]:The magneto-optic devices based on Faraday magneto-optic effect are widely used in optical communication, optical storage and optical sensing. With the development of integrated optics, the development of magneto-optic devices is lighter in weight and smaller in volume. Miniaturized magneto-optic devices with lower price are the trend in the future. Thin film magneto-optic devices based on thin film materials have the advantages of small volume, light weight, simple structure, low cost and so on. Ferromagnetic garnet is the only material known to be transparent in visible and near infrared wavelengths and with excellent magneto-optical properties. Yttrium iron garnet (Yttrium Iron Garnetan YIG) series are the most widely studied and widely used magneto-optic materials. In particular, cerium doped YIGN CeYG thin films with giant magnetic Faraday optical rotation effect have been the focus of research in recent years. The main research work in this paper is as follows: pulsed laser deposition (. Pulsed Laser Deposition. First, CeYIG targets were prepared by solid phase method, and the effects of process parameters on the density and magnetic properties of the targets were studied. YIG thin films were prepared on quartz substrates by PLD method. The phase, magnetic and magneto-optical properties of the films were measured under different process parameters, and the optimum process parameters were obtained. Thin films with great Faraday magneto-optic properties have been successfully prepared on quartz substrates, with a specific Faraday rotation angle of -0.6 擄/ 渭 m. On the basis of CeYIG thin films. The mechanism of Faraday magneto-optic effect and optical transmittance enhancement by two kinds of magnetically isophosphoric photonic crystals is studied. The simulation is carried out by FDTD Solutions. By studying the effect of structural parameters on Faraday optical rotation effect, the essence of the phenomenon is analyzed. The response wavelength of the enhanced Faraday optical rotation effect can be changed by changing the period of the au film array and the thickness of the CeYIG film. At the same time, compared with the CeYIG film of the same thickness. The Faraday rotation angle of the magnetically equipoliton crystal can be increased by more than 8 times, which has important reference value for the fabrication of magneto-optic sensor and optical isolator. The experimental and simulation studies have been carried out systematically to overcome the technical difficulties of fabricating CeYIG thin films with large Faraday rotation angle on quartz substrate. In this paper, the optical properties and optical properties of CeYIG thin film are simulated and simulated, which is of great significance to the fabrication of thin film magneto-optic sensor head and optical isolator.
【學位授予單位】：哈爾濱理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：O484.1

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本文編號：1456410