一种实现光隔离的一维磁光子晶体的制作方法【专利摘要】一种实现光隔离的一维磁光子晶体，其结构式是：[H/L]3/M/[L/H]7/M/[H/L]7/M/[L/H]3；其中：H是厚度为114.85nm的砷化镓薄膜；L是厚度为259.2nm的二氧化硅薄膜；M是厚度为158.68nm掺铈钇铁石榴石薄膜。本发明结构可在中心工作波长1550nm附近小范围内实现光隔离，且仅包含43层光学薄膜，降低了实际制备的难度。【专利说明】—种实现光隔离的一维磁光子晶体【
技术领域：
】[0001]本发明涉及一种光隔离体，具体是一种用于实现集成光隔离器的一维磁光子晶体。【
背景技术：
】[0002]光隔离器是一种只允许正向传输光通过的非互易无源器件，它的主要作用是防止反向传输光对光源造成不良影响，提高光路系统传输的稳定性。[0003]现有光隔离器由光轴方向呈45°角的一对偏振器，以及置于两偏振器之间的法拉第旋转器组成。该法拉第旋转器包括中心的磁光晶体，以及包裹磁光晶体的环型永磁铁。[0004]现代光通信技术的飞速发展要求用于光路的器件微型化，以便于集成。而现有的块状光隔离器由于磁光晶体体积的限制，最小尺度在毫米数量级，无法满足光路集成的要求。[0005]H.Kato等(Propertiesofone-dimensionalmagnetophotoniccrystalsforuseinopticalisolatordevices,TransactionsOnMagnetics.2002，Vol:38，3246-3248)提出了两种一维光子晶体结构，实现了高达99%以上的透射率和45°附近的法拉第旋转角，此结构的一维磁光子晶体仅十几微米，将其代替目前磁光隔离器中的块状磁光晶体，可实现磁光隔离器的集成化。但这两种结构的一维磁光子晶体光谱极窄，只能适用于1300nm的中心工作波长处。当光源发光波长不稳定,在1300nm附近波动时,此结构的一维磁光子晶体无法应用。[0006]M.Ghanaatshoar^PM.Zamani等(Compactone-dimensionalmagnetophotoniccrystalswithsimultaneouslargeFaradayrotationandhightransmittance,Journalofmodernoptics.2012,Vol:59,126-130)针对1550纳米的光通信波长提的一种总厚度为10.84微米的一维磁光子晶体结构，可实现了高达100%的透射率和87.72°的法拉第旋转角，通过旋转外加磁场可调节法拉第旋转角到45°。但此结构也只能适用于1550nm的中心工作波长处，大大限制了集成磁光隔离器的工作性能。[0007]M.Zamani等(Adjustablemagneto-opticalisolatorswithflat-topresponses,OpticsExpress.2012，Vol:20，24524-24535)针对1550nm的光通信波长提出了几种可以实现宽带光隔离的一维磁光子晶体结构，最好的可在1550nm附近7.2nm内实现光隔离。而在这些结构中，最简单的结构也需95层光学薄膜。这些结构虽可用来实现中心波长附近小范围内的光隔离，但其薄膜层数较多，在实际应用中不易制备。[0008]T.Goto等(Faradayrotationofamagnetophotoniccrystalwiththedual-cavitystructure,JournalOfAppliedOptics.2010,Vol:107,09A946)在实验上制备出了包含43层薄膜的一维磁光子晶体双缺陷结构，其实验测量值与理论分析相一致。该工作既证明了用一维磁光子晶体实现光隔离的可行性，又反应了现有制备一维磁光子晶体的薄膜技术。【
发明内容】[0009]本发明要解决的具体技术问题是现有实现光隔离的一维磁光子晶体光谱响应窄，包含薄膜层数较多，其目的是提供一种实现光隔离的一维磁光子晶体。[0010]本发明上述所提供的一种实现宽带光隔离的一维磁光子晶体，包括一维磁光子晶体，其特征在于:所述一维磁光子晶体的结构式如下:[H/L]3/M/[L/H]7/M/[h/l]7/m/[l/h]3；其中:H是厚度为114.85nm的砷化镓薄膜；L是厚度为259.2nm的二氧化硅薄膜；M是厚度为158.68nm掺铈钇铁石榴石薄膜。[0011]在上述技术方案中，进一步地附加技术特征在于:所述结构的中心工作波长是1550nm。[0012]所述中心工作波长在1550nm下:砷化镓GaAs的折射率是3.374;二氧化硅SiO2的折射率是1.495;掺铈钇铁石榴石Ce=YIG是电介质张量中ε1=4.884,ε2=0.009。[0013]所述结构在外加磁场与光轴方向在水平面上呈52°角时中心波长处的法拉第旋转角是45°。[0014]实现上述本发明所提供的一种实现光隔离的一维磁光子晶体的技术方案，是在一维光子晶体中引入磁光晶体缺陷，将光子晶体和磁光晶体的优点相结合，利用一维光子晶体来实现45°的法拉第旋转角。解决了现有可实现光隔离的一维磁光子晶体光谱响应窄、包含薄膜层数较多。与现有技术相比，所构成的一维磁光子晶体在选材和缺陷层配置上更合理。[0015]本发明所提供的一维磁光子晶体结构，与现有在中心波长处实现光隔离的一维磁光子晶体结构相比，拓宽了光谱响应，可在中心波长附近0.95nm的范围内实现光隔离；与现有可实现宽带光隔离的结构相比，该结构仅包含43层薄膜，减少了膜层总层数，降低了实际制备难度，同时，该结构的总厚度为7.96微米，可提高磁光隔离器的集成度。【专利附图】【附图说明】[0016]图1是本发明一维磁光子晶体结构的示意图。[0017]图2是当外加磁场与光路方向平行时，本发明一维磁光子晶体结构的透射率和法拉第旋转角在中心波长附近的波动曲线图。[0018]图3是当外加磁场在水平方向上转动时，本发明一维磁光子晶体的透射率和法拉第旋转在不同外加磁场旋转角下的取值图。[0019]图4是当外加磁场在水平方向上转动52°角时，本发明一维磁光子晶体结构的透射率和法拉第旋转角在中心波长附近的波动曲线图。【具体实施方式】[0020]下面通过【具体实施方式】对本发明所提供的一种实现光隔离的一维磁光子晶体的技术方案作出进一步的说明。[0021]实施本发明所提供的一种实现光隔离的一维磁光子晶体，其中心工作波长是1550nmo[0022]如图1所示，一种实现光隔离的一维磁光子晶体，包括一维磁光子晶体，其构成在于上述所描述的一维磁光子晶体的结构式是:[h/l]3/m/[l/h]7/m/[h/l]7/m/[l/h]3。[0023]其中:H是厚度为114.85nm，折射率为3.374的砷化镓GaAs山是厚度为259.20nm,折射率为1.495的二氧化硅SiO2;M是厚度为158.68nm,电介质张量中ε=4.884；ε2=0.009的掺铺I乙铁石槽石Ce:YIG。[0024]如图1所示，本发明所提供的一维磁光子晶体结构，共43层，总厚度为7.96微米。当外加磁场与光路方向平行时，本发明一维磁光子晶体结构的透射率和法拉第旋转角在中心波长附近的波动曲线如图2所示。为了使本发明一维磁光子晶体结构获得45°的法拉第旋转角，进行将外加磁场在水平方向上转动，本发明一维磁光子晶体结构的透射率和法拉第旋转角取值随外加磁场转角度的变化如图3所示。将外加磁场水平旋转到与光路方向呈52°角时，可得到如图4所示的透射率和法拉第旋转角在中心波长附近的波动曲线。由图4可见，此光隔离器在1549.525nm-1550.475nm范围内均可实现光隔离，在此范围内法拉第旋转角在45°-50.65°内波动，透射率在97.01%-99.96%内波动。【权利要求】1.一种实现光隔离的一维磁光子晶体，包括一维磁光子晶体，其特征在于:所述一维磁光子晶体的结构式如下:[H/L]3/M/[L/H]7/M/[h/l]7/m/[l/h]3；其中:H是厚度为114.85nm的砷化镓薄膜；L是厚度为259.2nm的二氧化硅薄膜；M是厚度为158.68nm掺铈钇铁石榴石薄膜。2.如权利要求1所述的一种实现光隔离的一维磁光子晶体，其特征在于:所述结构的中心工作波长是1550nm。3.如权利要求2所述的一种实现光隔离的一维磁光子晶体，其特征在于:所述中心工作波长在1550nm下:砷化镓GaAs的折射率是3.374;二氧化硅SiO2的折射率是1.495;掺铈钇铁石榴石Ce:YIG的电介质张量中ε1=4.884，ε2=0.009。4.如权利要求1所述的一种实现光隔离的一维磁光子晶体，其特征在于:所述结构在外加磁场与光轴方向在水平面上呈52°角时中心波长处的法拉第旋转角是45°。【文档编号】G02F1/09GK103472598SQ201310473372【公开日】2013年12月25日申请日期:2013年10月12日优先权日:2013年10月12日【发明者】费宏明,武建加,杨毅彪,陈智辉,薛海斌,李琳申请人:太原理工大学