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基于钇铁石榴石的磁光晶体平板波导磁光性能增强

DOI：10.1088/1742-6596/1310/1/012019 期刊：Journal of Physics: Conference Series 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:19:57
摘要： 本研究提出了一种基于磁光子晶体（MPC）的偏振无关波导，该晶体采用在氧化铝（Al2O3）衬底上生长的钇铁石榴石（YIG）薄片，其空气孔呈三角形晶格排列，其中类TE和类TM周期性带隙相互重叠。YIG以其优异的磁光（MO）特性而闻名，可用于实现TE模与TM模之间的耦合。因此，通过施加平行于传播方向的外加磁场可获得非互易效应。在1550 nm波长处，采用三维平面波展开法对完整光子带隙进行了模拟与优化。本研究旨在增强法拉第旋转（FR）效应的同时保持低模双折射。利用BeamProp软件进行了磁旋光系数（g）相关的数值分析，结果表明FR、双折射差（?n）与g呈正比关系——当g=0.5时，可获得高达26.11×10? °/cm的显著法拉第旋转效应，同时双折射差仅为7×10??。该YIG基MPC结构展现出法拉第旋转效应增强、模双折射降低且损耗极低的实际改进效果。其磁光性能的显著提升可改善光学隔离器性能，适用于非互易器件应用。
作者： K Saker，T Bouchemat，M Lahoubi，M Bouchemat
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

在氧化铝（Al2O3）衬底上生长的钇铁石榴石（YIG）薄膜中，基于具有空气孔三角晶格的磁性光子晶体（MPC），构建偏振无关波导时，在保持低模双折射的同时增强法拉第旋转（FR）。

研究成果

结果表明磁光性能显著提升，在g=0.5时获得26.11×10?°/cm的大法拉第旋转角和7×10??的模间双折射率。这一改进可提升光学隔离器、环形器和光开关等光子器件的性能。

研究不足

该研究聚焦于1550纳米的电信波长以及钇铁石榴石(YIG)与氧化铝(Al2O3)的特定材料组合。结果基于数值模拟，可能需要实验验证。

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