一维磁光子晶体实现光隔离的应用研究

采用4×4传输矩阵法研究了两种结构一维磁光子晶体的光隔离特性.结构一在外加磁场与光路光轴方向呈52.0°时,用7.96μm的总厚度在中心波长附近0.95nm范围内实现了光隔离,在此范围之内法拉第旋转角和透射率分别在45°～50.65°和97.01%～99.96%之间波动,结构仅包含43层光学薄膜,易于实际制备;结构二在外加磁场与光路光轴方向呈32.7°时,用11.54μm的总厚度在中心波长附近0.85nm范围内实现了光隔离,在此范围之内法拉第旋转角和透射率分别在45°～48.55°和98.85%～100%之间波动,结构包含73层光学薄膜,与结构一相比,该结构具有更高的透射率和更平坦的光谱.用这两种结构的一维磁光子晶体代替目前商用磁光隔离器中的块状磁光介质,可实现磁光隔离器的集成化.

面向宽带光隔离器的一维磁光子晶体结构

文章采用4×4传输矩阵法研究了两种一维磁光子晶体结构的宽带光隔离特性.结构一在外加磁场与光路光轴方向呈41.0°角时,用22.90μm的总厚度实现了3 nm的宽带光隔离,且在宽带范围内法拉第旋转角和透射率分别在45°~48.89°和99.86~99.95%之间波动,此结构在宽带范围内均可实现稳定的光隔离;结构二在外加磁场与光路光轴方向平行时,用18.61μm的总厚度实现了1 nm的宽带光隔离,且在宽带范围内法拉第旋转角和透射率分别在45.83°~45.89°和98.53~98.78%之间波动,此结构无需调节外加磁场角度即可实现光隔离.

大入射角一维磁光子晶体宽带光隔离器

采用4×4传输矩阵法研究了复合一维磁光子晶体隔离器的特性,当外加磁场与光路光轴方向夹角为19.95°时,用20.16μm的总厚度实现了中心波长附近3.1nm的宽带光隔离,当光线入射角为3.9°时,仍可实现1.06nm的宽带滤波,且其透射谱平坦性良好.该光隔离器可以同时满足隔离宽度、透射谱平坦性以及对光线入射角宽容性的要求,在实际运用中具有重要的实用价值.

一维磁光子晶体的法拉第效应

由于一维磁光子晶体能同时展示出很好的光透射率和法拉第旋转,故可用于实现小尺度的磁光隔离器。采用传输矩阵法研究了由磁光膜(Bi∶YIG)和电介质膜(Ta2O5,SiO2)构成的一维磁光子晶体,分别讨论了在垂直入射和斜入射条件下的法拉第效应,并给出了几种可行性结构,对磁光隔离器件的进一步改进设计具有一定的参考价值。

Nonlinear Response of One-Dimensional Magneto-Optical Photonic Crystals

We numerically investigate the magneto-optical Cotton-Mouton effect in an alternating multilayer structure with a nonlinear dielectric constant. The multistability and polarization of the transmission of electromagnetic field near the edges of the stop gap are studied in detail. The resonant transmission is accompanied by solitons of intensity of the field. This investigation provides a way to select the transmission property with different polarizations since both the amplitude and the phase of the output field can be adjusted by the input power and by the magneto-optical coefficient depending on the external magnetic field.