金屬覆層波導(dǎo)結(jié)構(gòu)的微波磁光特性研究.pdf

1、靜磁波(MSW)作為一種可控的慢色散波,可以通過接地結(jié)構(gòu)、多層磁性薄膜結(jié)構(gòu)以及級聯(lián)靜磁正向波和反向波等方式得到理想的非色散延遲或線性色散延遲。而靜磁波的傳播媒介——磁性釔鐵石榴石(YIG)薄膜同時具有良好的光透射能力,這為實現(xiàn)靜磁波與導(dǎo)波光相互作用提供了可能。與同類型聲光器件相比,基于磁光Bragg單元的頻譜分析器、光濾波器、光調(diào)制器、光開關(guān)等微波和光通信器件具有更快的調(diào)制速度、更大的帶寬范圍以及簡單的換能器設(shè)計等優(yōu)勢,在新一代光通信、

2、光信息處理和激光雷達(dá)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。 為了開展基于磁光Bragg單元的光信號處理研究,獲得具有良好射頻延遲性能和導(dǎo)波光衍射效率的磁光器件,本論文理論分析了斜向磁化金屬覆層波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中靜磁波的激發(fā)與傳播,以及三類靜磁波對導(dǎo)波光的磁光Bragg衍射。 主要工作內(nèi)容與創(chuàng)新點有： 1.使用表面磁導(dǎo)率法推導(dǎo)了任意偏置磁化的金屬/電介質(zhì)YIG/釓鎵石榴石(GGG)/金屬多層電介質(zhì)結(jié)構(gòu)中靜磁波傳播方程和動態(tài)磁化強(qiáng)度,并

3、指出可根據(jù)磁光波導(dǎo)中靜磁勢函數(shù)的分布特點來識別不同類型的靜磁波。 2.在斜向磁化金屬覆層波導(dǎo)中,靜磁表面波(MSSW)具有更加豐富的色散特性,確定了激發(fā)靜磁表面孤子波的色散分支和帶寬范圍。 3.設(shè)計了級聯(lián)靜磁正向體波(MSFVW)和反向體波(MSBVW)的非色散延遲線系統(tǒng),該系統(tǒng)可通過調(diào)節(jié)偏置磁場方向得到500MHz延遲帶寬和30ns/cm的可調(diào)延遲時間。 4.通過分析MSW與導(dǎo)波光相位失配特點,得到了準(zhǔn)相位匹配

4、情形下的簡化磁光耦合模方程,并用于計算斜向磁化金屬覆層波導(dǎo)中三類靜磁波與導(dǎo)波光的耦合作用。計算表明,金屬覆層效應(yīng)可以在一定靜磁波帶寬內(nèi)增強(qiáng)MSSW或MSFVW與導(dǎo)波光的磁光耦合作用,并使用波數(shù)偏離量(相對于傳統(tǒng)的三明治波導(dǎo)結(jié)構(gòu))定性解釋了金屬覆層對磁光Bragg衍射效率的影響；在激發(fā)靜磁表面孤子波的色散分支內(nèi)可得到比傳統(tǒng)三明治波導(dǎo)情形高8.7dB的衍射效率增幅,這有助于開展有關(guān)靜磁孤子波與導(dǎo)波光相互作用的熱點問題研究。 5.提出