基于磁光光子晶体光隔离器

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1、国内图书分类号：O437学校代码：10213国际图书分类号：535密级：公开理学硕士学位论文基于磁光光子晶体的光隔离器硕士研究生：冯睿导师：陈历学教授申请学位：理学硕士学科：光学所在单位：理学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:O437U.D.C:535DissertationfortheMasterDegreeinScienceTHEMAGNETO-OPTICALPHOTONICCRYSTALOPTICALISOLATORCandidate：RuiFengSupervisor：Prof.LixueChenAcademicDegreeApp

2、liedfor：MasterofScienceSpeciality：OpticsAffiliation：DepartmentofPhysicsDateofDefence：June,2011Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要光隔离器是光路系统中一个重要的组成部分，它可以使正向传输的光低损耗通过，而对具有同样态的反向传输光表现出极高的损耗。随着集成光学的迅速发展，传统的大型隔离器不能被集成在微纳尺度上，所以对集成光隔离器的需求越来越紧迫。曾经有基于法拉第效应的一维磁光光子晶体光隔离

3、器，并已从实验中证明可以有效地隔离反向光。然而这种光隔离器需要在隔离器的前后两面都集成上偏振片，这使得应用价值大大的受限。本文是基于另一种磁光效应，当入射光波的传播方向垂直于磁化方向时产生的磁光佛克脱效应。在佛克脱效应下，建立了二元磁光光子晶体和三元磁光光子晶体结构。它们在禁带边缘的非互易效应达到最大，利用这个非互易相移区域实现了磁光隔离器功能，并研究入射角度、薄膜厚度、非均匀磁化和磁光材料参数对光隔离器性能的影响。由于这种利用禁带边缘的光隔离器需要巨大的厚度，所以实际制作起来比较困难，因此提出了一种基于缺陷模的磁光隔离器。将磁性材料作为缺陷，两侧是不对称的周期性非磁性介质。由于非互易效应

4、会使正向传输和反向传输的缺陷模透射峰分离，透射峰之间的频率间距可以实现隔离器功能。而入射角度、两侧反射镜厚度和磁光参数也会对这种结构的隔离器性能产生影响。同时设计了一种中间缺陷为普通低折射率介质，两侧是磁性材料和普通介质材料交替组成的反射镜层的结构，同样两侧的反射镜层是不对称的。这种中间为低折射率的结构的透射峰较高，可以做成性能更优异的光隔离器。关键词：磁光晶体；光隔离器；佛克脱效应-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractOpticalisolatorisanimportantpartintheopticalsystem,whichislow-losstransmissioni

5、ntheforwarddirectionandshowsveryhighopticaltransmissionlossinthebackwarddirection.Withtherapiddevelopmentofintegratedoptics,thetraditionallarge-scaleisolationcannotbeintegratedinthemicro-nanoscale,sothedemandforintegratedopticalisolatorsincreasinglyurgently.Once,therewasonekindofone-dimensionalmag

6、neto-opticalphotoniccrystalisolatorbasedonFaradayEffect,andwhichwasexperimentallyconfirmedthatthereverselightwasisolatedeffectively.However,thisstructurerequiredopticalisolatorsareintegratedpolarizersonbothsidesofisolator,whichlimitedtheuseofthisisolator.Thisarticleisbasedonanothermagneto-opticale

7、ffect,whenthepropagationdirectionoftheincidentwaveisperpendiculartothemagnetizationdirection,whichwillinduceinthemagneto-opticalVoigtEffect.FortheVoigteffect,weestablishonekindofmagneto-opticalphotoniccrystalofbi