玻璃基二维光子晶体磁旋光与散射特征研究
发布时间：2021-03-07 11:43
随着光子器件的微型化,光子晶体的应用越来越广泛。光子晶体结构可显著增强普通磁光材料的法拉第旋转,因此常应用于磁光调制器件设计。目前在单一磁光介质上制备二维磁性光子晶体仍较困难,以及对其详细偏振特性的研究还比较少。本文目的是提出一种容易制备的二维磁性光子晶体模型,并且具有较好的磁光响应。本论文中的二维光子晶体结构由Bi2O3-PbO-B2O3玻璃基底上分布的周期性三角晶格空气孔组成,其晶格常数和玻璃厚度均为2μm,中间存在一个点缺陷,在缺陷中填充Bi:YIG磁性颗粒。入射光沿轴向传播,采用时域有限差分法（FDTD）与Mie散射理论计算通过该模型后输出光的偏振态和光强分布。在此基础上研究了玻璃中残留气泡和磁性颗粒散射对线偏振光的影响、磁性光子晶体中偏振光的传输特性。此外,还讨论了磁性颗粒尺寸、入射光波长和晶格填充率等因素与磁光响应的关系,找到了优化的结构参数。重要结论如下:（1）制备磁性光子晶体时,保证玻璃基底中残留的气泡直径小于最小光波长,可显著减少气泡散射对偏振态的负面作用;球形磁性颗粒对前向散射光...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光子晶体的一维、二维和三维周期性结构
图 2-2 法拉第效应示意图前已知的磁光材料都可以将介电常数张量 和磁导率张程组对磁光特性进行定量分析。磁光材料根据随磁场变化的介异性和电各向异性材料。铁氧体材料属于磁各向异性介质，在的磁导率张量可表示为 = 异性材料一般用于设计微波波段的光调制器件。从结构上可分如镁锰铁氧体[39]，主要适用于 X 波段和 C 波段，可以设计成光件；（2）石榴石型，如钇铁石榴石（YIG）[40]，YIG 具有很强的法很小，在微波波段广泛使用；（3）磁铅石型，如钡铁氧体( 在低频波段具有磁场饱和强度小、吸收损耗小和稳定性高的特
即微粒尺寸远小于波长时，适用于瑞利散射；;当 时，微粒大小远大于波长，此时适用于几何光学气泡大小一般是微米量级，在近红外波段非常适合 Mie 散 Mie 散射[47]。论研究算方法一般可分为三种：1. 散射场的严格解，它作为经典 方程和边界条件在正交坐标系中通过分离变量法求解，对格解；2. 散射场的近似解，由于能够得到严格解的形体非似算法解决散射场的计算问题，例如几何光学法、物理光计算机技术的进步，由 Maxwell 方程时域形式和有限差分（FDTD）对于解决复杂形状的散射问题十分有效。
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维平板光子晶体微腔与波导的耦合[J]. 钱琛江,谢昕,杨静南,赵彦辉,唐静,许秀来. 激光与光电子学进展. 2017(03)
[2]高峰值功率皮秒脉冲棒状光子晶体光纤放大器[J]. 王子薇,王兆坤,邹峰,吴闻迪,李秋瑞,白洋,周军. 中国激光. 2016(10)
[3]基于磁流体填充的光子晶体光纤传感特性研究[J]. 刘剑飞,刘帆,曾祥烨,卢嘉,王蒙军. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[4]GeSbSe光子晶体波导结构设计及传输特性研究[J]. 王贤旺,张巍,韩金涛,魏凤娟,张培晴,吴越豪,章亮,戴世勋,徐铁峰. 中国激光. 2015(01)
[5]二维光子晶体波导研究进展[J]. 章亮,张巍,聂秋华,戴世勋,陈昱. 激光与光电子学进展. 2013(03)
[6]带缺陷结构的二维磁性光子晶体的数值模拟分析[J]. 张浩,赵建林,张晓娟. 物理学报. 2009(05)
[7]球形粒子Mie散射参量的Matlab改进算法[J]. 张合勇,赵卫疆,任德明,曲彦臣,宋宝安. 光散射学报. 2008(02)
[8]二维磁性光子晶体及其模场分析[J]. 张浩,赵建林,张晓娟,底楠. 物理学报. 2007(06)
[9]尖晶石结构功能材料的新进展[J]. 向勇,谢道华. 磁性材料及器件. 2001(03)
[10]Bi3+、Ce3+离子极大增强铁石榴石磁光法拉第效应微观机制研究[J]. 黄敏,赵渭忠,张守业. 材料科学与工程. 2001(01)
博士论文
[1]胶态光子晶体的磁诱导组装制备与应用研究[D]. 胡海波.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]二维磁性光子晶体器件的设计及研究[D]. 吴昌义.深圳大学 2016
[2]液晶光子晶体开关特性的研究[D]. 高欣.天津理工大学 2014
本文编号：3069026
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
光子晶体的一维、二维和三维周期性结构
图 2-2 法拉第效应示意图前已知的磁光材料都可以将介电常数张量 和磁导率张程组对磁光特性进行定量分析。磁光材料根据随磁场变化的介异性和电各向异性材料。铁氧体材料属于磁各向异性介质，在的磁导率张量可表示为 = 异性材料一般用于设计微波波段的光调制器件。从结构上可分如镁锰铁氧体[39]，主要适用于 X 波段和 C 波段，可以设计成光件；（2）石榴石型，如钇铁石榴石（YIG）[40]，YIG 具有很强的法很小，在微波波段广泛使用；（3）磁铅石型，如钡铁氧体( 在低频波段具有磁场饱和强度小、吸收损耗小和稳定性高的特
即微粒尺寸远小于波长时，适用于瑞利散射；;当 时，微粒大小远大于波长，此时适用于几何光学气泡大小一般是微米量级，在近红外波段非常适合 Mie 散 Mie 散射[47]。论研究算方法一般可分为三种：1. 散射场的严格解，它作为经典 方程和边界条件在正交坐标系中通过分离变量法求解，对格解；2. 散射场的近似解，由于能够得到严格解的形体非似算法解决散射场的计算问题，例如几何光学法、物理光计算机技术的进步，由 Maxwell 方程时域形式和有限差分（FDTD）对于解决复杂形状的散射问题十分有效。
【参考文献】：
期刊论文
[1]二维平板光子晶体微腔与波导的耦合[J]. 钱琛江,谢昕,杨静南,赵彦辉,唐静,许秀来. 激光与光电子学进展. 2017(03)
[2]高峰值功率皮秒脉冲棒状光子晶体光纤放大器[J]. 王子薇,王兆坤,邹峰,吴闻迪,李秋瑞,白洋,周军. 中国激光. 2016(10)
[3]基于磁流体填充的光子晶体光纤传感特性研究[J]. 刘剑飞,刘帆,曾祥烨,卢嘉,王蒙军. 激光与光电子学进展. 2016(07)
[4]GeSbSe光子晶体波导结构设计及传输特性研究[J]. 王贤旺,张巍,韩金涛,魏凤娟,张培晴,吴越豪,章亮,戴世勋,徐铁峰. 中国激光. 2015(01)
[5]二维光子晶体波导研究进展[J]. 章亮,张巍,聂秋华,戴世勋,陈昱. 激光与光电子学进展. 2013(03)
[6]带缺陷结构的二维磁性光子晶体的数值模拟分析[J]. 张浩,赵建林,张晓娟. 物理学报. 2009(05)
[7]球形粒子Mie散射参量的Matlab改进算法[J]. 张合勇,赵卫疆,任德明,曲彦臣,宋宝安. 光散射学报. 2008(02)
[8]二维磁性光子晶体及其模场分析[J]. 张浩,赵建林,张晓娟,底楠. 物理学报. 2007(06)
[9]尖晶石结构功能材料的新进展[J]. 向勇,谢道华. 磁性材料及器件. 2001(03)
[10]Bi3+、Ce3+离子极大增强铁石榴石磁光法拉第效应微观机制研究[J]. 黄敏,赵渭忠,张守业. 材料科学与工程. 2001(01)
博士论文
[1]胶态光子晶体的磁诱导组装制备与应用研究[D]. 胡海波.中国科学技术大学 2013
硕士论文
[1]二维磁性光子晶体器件的设计及研究[D]. 吴昌义.深圳大学 2016
[2]液晶光子晶体开关特性的研究[D]. 高欣.天津理工大学 2014
本文编号：3069026
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