巨大磁気光学効果を示す磁性フォトニック結晶を用いた薄膜アイソレータに関する研究

利用具有巨磁光效应的磁性光子晶体薄膜隔离器的研究

基本信息

批准号：
12555089
负责人：
井上光輝
金额：
$ 5.95万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

1次元磁性フォトニック結晶(1D-MPC)ベースの薄膜光アイソレータデバイス実現を究極的な目的として、理論・実験の両面から詳細な研究を行い、以下の結論を得た。(1)1D-MPC形成法従来我々は、1D-MPC形成法として光パルス熱処理法を用いてきたが、この手法では薄膜試料形成面積が小さく、アイソレータへの応用上具合が悪かった。この難点を克服する方策として、高耐熱特性を有するガラス基板を薄膜試料基板に用いることで一般的な電気炉での熱処理で良好な特性を示す1D-MPCが得られることを見出した。(2)45度偏光面回転磁性ガーネット層を1層のみ含む1D-MPCについて、偏光面回転角45度を実現する多層構造を厳密な理論解析から見出した。この薄膜構造は極めて多数の誘電体多層膜を必要とし、動作波長帯域が狭く、また現実的な作成の観点から困難であることを結論した。(3)デュアルキャビティ1D-MPC上記(2)の難点のない1D-MPCとして、薄い磁性ガーネット層を2層含む1D-MPCの動作を厳密な理論解析から詳細に調べた。その結果、膜構造を最適化し、1D-MPCを伝播する左右円偏波の光の位相をうまく制御することで、45度を超える極めて大きな偏光面回転が実現できることを見出した。(4)動作帯域の拡大上記(3)で実現される1D-MPCの動作帯域は10nm程度以下の狭帯域特性であり、広帯域化が望まれる。この観点から1D-MPCの誘電体多層構造を理論解析から調べたところカスケード的に動作帯域を拡大する手法を見出した。上記の研究成果を踏まえ、現在実際の素子形成を行っている。特に、上記1D-MPCを実現するには膜厚制御が極めて重要であることから、薄膜形成法自体にも検討を加えている。

为了实现基于一维磁光子晶体（1D-MPC）的薄膜光隔离器件的最终目标，我们进行了详细的理论和实验研究，并得出了以下结论。 (1) 1D-MPC形成方法传统上，我们使用光脉冲热处理作为1D-MPC形成方法，但该方法需要较小的薄膜样品形成面积，因此难以应用于隔离器。作为克服这一困难的一种方法，我们发现通过使用具有高耐热性的玻璃基板作为薄膜样品基板，即使在普通电炉中进行热处理，我们也可以获得表现出良好性能的1D-MPC。 (2)偏振面45度旋转对于仅含有一层磁性石榴石层的1D-MPC，通过严格的理论分析发现了实现偏振面45度旋转的多层结构。得出的结论是，这种薄膜结构需要极大量的介电多层膜，具有窄的工作波长带，并且从实用的角度来看是困难的。 (3)双腔1D-MPC 作为一种不具有上述(2)中提到的缺点的1D-MPC，我们通过严格的理论分析研究了包含两个薄磁性石榴石层的1D-MPC的操作。结果，他们发现，通过优化薄膜结构并巧妙控制通过1D-MPC传播的左右圆偏振光的相位，可以实现偏振面超过45度的极大旋转。 (4)工作频带的扩展上述(3)中实现的1D-MPC的工作频带具有约10nm或更小的窄带特性，并且期望加宽。从这个角度出发，我们通过理论分析研究了1D-MPC的介质多层结构，并找到了一种以级联方式扩展工作频带的方法。基于上述研究成果，目前正在进行实际器件的形成。特别是，由于膜厚控制对于实现上述1D-MPC极其重要，因此我们也在研究薄膜形成方法本身。