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

【摘要】：基于法拉第磁光效應(yīng)的磁光器件廣泛應(yīng)用于光通信、光存儲(chǔ)和光傳感領(lǐng)域中。隨著集成光學(xué)的發(fā)展,研制重量更輕,體積更小,價(jià)格更低的小型化磁光器件是未來發(fā)展的趨勢(shì)�；诒∧げ牧系谋∧ば痛殴馄骷哂畜w積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn),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(yīng)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(yīng)的鈰摻雜YIG(CeYIG)薄膜是近年來的研究熱點(diǎn)。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(duì)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(cè)試不同工藝參數(shù)下薄膜的物相、磁性和磁光性質(zhì),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(zhuǎn)角可以達(dá)到-0.6°/μm。在CeYIG薄膜的基礎(chǔ)上,研究了兩種結(jié)構(gòu)磁等離激元光子晶體對(duì)法拉第磁光效應(yīng)及光透射率增強(qiáng)的機(jī)理。運(yùn)用FDTD Solutions進(jìn)行仿真,通過研究結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)法拉第旋光效應(yīng)的影響,從而分析該現(xiàn)象的本質(zhì)。仿真結(jié)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(yīng)增強(qiáng)的響應(yīng)波長(zhǎng)。同時(shí),相比于相同厚度的CeYIG薄膜,磁等離激元晶體的法拉第旋轉(zhuǎn)角可以提高8倍以上,對(duì)制作磁光傳感器以及光隔離器具有重要的參考價(jià)值。本文對(duì)CeYIG薄膜從理論、實(shí)驗(yàn)和仿真三個(gè)方面做了系統(tǒng)的研究�？朔藗鹘y(tǒng)上無法在石英基底上制備具有大法拉第旋轉(zhuǎn)角CeYIG薄膜的技術(shù)難點(diǎn)。結(jié)合等離激元效應(yīng)與磁光效應(yīng),對(duì)CeYIG薄膜構(gòu)成的磁等離激元晶體增強(qiáng)法拉第旋光效應(yīng)及光學(xué)特性進(jìn)行了模擬仿真,對(duì)制作薄膜型磁光傳感頭和光隔離器具有重要的指導(dǎo)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(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O484.1

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本文編號(hào)：1456410