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）的薄膜光敏器设备的最终目标，从理论和实验角度进行了详细的研究，并获得了以下结论。（1）1d-MPC组方法我们使用了光脉冲热处理方法作为1D-MPC形成方法，但是该方法具有形成薄膜样品的较小面积，因此很难应用于隔离器。作为克服这个问题的一种措施，发现使用具有高热量的玻璃基板作为薄膜样品底物，可以通过在典型的电炉中进行热处理获得1D-MPC表现出良好的特性。（2）发现严格的理论分析提供了多层结构，该结构可实现1D-MPC的45度旋转角，仅包含45度旋转磁性石榴石层的一层。已经得出结论，这种薄膜结构需要大量的介电多层膜，从实际制造的角度来看很难。（3）双腔1D-MPC作为上述（2）中没有缺点的1D-MPC，我们详细研究了使用严格的理论分析的1D-MPC的操作，其中包含两个细磁石榴层。结果，我们发现，通过优化薄膜结构并成功控制通过1d-MPC传播的左右圆形极化波的相位，可以实现超过45度的极大极化平面旋转。（4）在上面（3）中实现的1D-MPC的操作带的扩展的狭窄带特性约为10 nm或更小，并且期望更宽。从这个角度来看，我们通过理论分析研究了1D-MPC的介电多层结构，并找到了一种在级联中扩展操作带的方法。基于上述研究结果，我们目前正在进行实际的设备形成。特别是，由于膜厚度控制对于实现上述1D-MPC极为重要，因此已经研究了薄膜形成方法本身。