磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管制造技術

本發明專利技術公開了一種磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管，它包括一個光輸入端口、一個光輸出端口、一個磁光薄膜、背景介質和一個可控偏置磁場；所述磁光薄膜設置于背景介質中；所述磁光薄膜采用磁光材料；所述光二極管和隔離器由磁光材料和背景介質構成；所述光二極管和隔離器的左端為光輸入端口或光輸出端口，其右端為光輸出端口或光輸入端口；所述磁光材料與背景介質的表面處為磁表面快波；所述磁光薄膜處設置有可控偏置磁場。本發明專利技術結構簡單，便于實現，光傳輸效率高，體積小，便于集成，適合應用于大規模光路集成，具有廣泛的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種磁光材料、磁表面波和光二極管，具體涉及一種磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管。
技術介紹
光二極管和隔離器是一種只允許光往一個方向傳播的光學器件，應用于阻止不必要的光反饋。傳統的光二極管和隔離器的主元件是法拉第旋光器，應用了法拉第效應(磁光效應)作為其工作原理。傳統的法拉第隔離器由起偏器，法拉第旋光器和檢偏器組成，這種器件結構復雜，通常被應用在自由空間的光系統中。對于集成光路，光纖或波導等集成光器件都是非偏振維持系統，會導致偏振角的損耗，因而不適用法拉第隔離器。
技術實現思路
本專利技術的目的是克服現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單有效，光傳輸效率高，體積小，便于集成的磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管。本專利技術的目的通過下述技術方案予以實現。本專利技術磁光材料薄膜波導磁表面快波方向可控光二極管包括一個光輸入端口、一個光輸出端口、一個磁光薄膜、背景介質和一個可控偏置磁場；所述磁光薄膜設置于背景介質中；所述磁光薄膜采用磁光材料；所述光二極管和隔離器由磁光材料和背景介質構成；所述光二極管和隔離器的左端為光輸入端口或光輸出端口，其右端為光輸出端口或光輸入端口；所述磁光材料與背景介質的表面處為磁表面快波；所述磁光薄膜處設置有可控偏置磁場。所述磁表面快波光二極管由磁光薄膜設置于背景介質中構成。所述光二極管由磁光材料與背景介質的分界面構成光波導可單向傳輸光信號。所述磁光薄膜與背景介質的分界面為直波導結構；所述直波導為TE工作模式波導。所述磁光材料為磁光玻璃或者各種稀土元素摻雜的石榴石和稀土-過渡金屬合金薄膜等材料。所述背景介質材料為工作波透明的材料；所述背景介質為普通介質材料、空氣或玻璃。所述偏置磁場由電磁鐵產生或者由永久磁鐵提供，電磁鐵的電流為方向可控電流，永久磁鐵能旋轉。本專利技術適合應用于大規模光路集成，具有廣泛的應用前景。它與現有技術相比,具有如下積極效果。1.結構簡單，便于實現。2.光傳輸效率高。3.體積小，便于集成。附圖說明圖1為磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管的結構圖。圖中1(a)：光輸入端1 光輸出端2 磁光薄膜3 背景介質4偏置磁場(里) 偏置磁場⊙H0(外) 磁光薄膜厚度w圖中1(b)：光輸出端1 光輸入端2 磁光薄膜3 背景介質4偏置磁場⊙H0(外) 磁光薄膜厚度w圖2為磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管的向右單向導通工作原理圖。圖3為磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管的向左單向導通工作原理圖。圖4為磁光材料薄膜磁表面快波方向可控光二極管的正反向傳輸效率隨光波頻率變化的第一種實施例曲線圖。圖5為磁光材料薄膜磁表面快波方向可控光二極管的正反向傳輸效率隨光波頻率變化的第二種實施例曲線圖。圖6為磁光材料薄膜磁表面快波方向可控光二極管的正反向傳輸效率隨光波頻率變化的第三種實施例曲線圖。具體實施方式如圖1所示，本專利技術磁光材料薄膜磁表面快波方向可控光二極管包括一個光輸入端口1、一個光輸出端口2、一個磁光薄膜3、背景介質4、第一吸波層5、第二吸波層6和一個可控偏置磁場H0，磁表面快波光二極管由磁光材料薄膜3設置于背景介質4中構成，磁光薄膜3采用磁光材料，即磁光材料薄膜，磁光材料薄膜3與背景介質4交界面為光能量主要集中的區域，由磁光材料薄膜3與背景介質4的分界面構成光波導可單向傳輸光信號，即為光二極管，光二極管和隔離器由磁光材料和背景介質構成。磁光材料為磁光玻璃或者各種稀土元素摻雜的石榴石和稀土-過渡金屬合金薄膜等材料；磁光材料薄膜3與背景介質4的分界面為直波導結構，本專利技術波導為TE工作模式波導；如圖1(a)所示光二極管和隔離器的左端為光輸入端口1，其右端為光輸出端口2；如圖1(b)所示光二極管的右端為光輸入端口2，其左端為光輸出端口1；磁光材料薄膜3與背景介質4的表面處為磁表面快波；背景介質材料采用工作波透明的材料，也可以采用普通介質材料、空氣或玻璃。磁光材料薄膜3處設置有偏置磁場H0，即偏置磁場(里)或偏置磁場⊙H0(外)，偏置磁場H0由電流方向可控的電磁鐵產生或者由能旋轉的永久磁鐵提供，方向為將決定二極管的導通方向，通過控制電流方向來改變光二極管的導通方向，或者通過旋轉永久磁鐵來改變。通過電磁鐵電流控制磁光材料外加磁場方向垂直紙面向里，光二極管和隔離器的左端為光輸入端1，其右端為光輸出端2，二極管將從端口1到端口2導通；當外加控制磁場方向垂直紙面向外，二極管的右端為光輸入端2，其左端為光輸出端1，光二極管將從端口2到端口1導通。磁光材料-介質界面所產生的磁表面波是一種類似于金屬表面等離子激元(SPP)的現象。磁光材料在偏置靜磁場的作用下，磁導率為張量形式，同時，在一定的光波段范圍內，其有效折射率為負值。因而，磁光材料的表面能夠產生一種導波，且具有單向傳播的性能，稱為磁表面波(表面磁極化子波，SMP)。本專利技術磁光材料薄膜波導磁表面快波方向可控光二極管，將磁光材料薄膜3設置于背景介質背景4中構成，利用磁光材料-介質界面產生的磁表面快波來進行光的單向傳輸，利用電流方向可控的電磁鐵來控制光二極管的導通方向。本專利技術技術方案是基于磁光材料所具有的光非互易性和磁光材料-介質界面所具有獨特的可傳導表面波特性，實現光二極管和隔離器的設計。該技術方案的基本原理如下：磁光材料是一種具有磁各向異性的材料，由外加靜磁場導致磁光材料內部的磁偶極子按同一方向排列，進而產生磁偶極矩。磁偶極矩將和光信號發生強烈的相互作用，進而產生光的非互易性傳輸。在方向為垂直紙面向外的偏置磁場H0的作用下，磁光材料的磁導率張量為： [ μ 1 ] = μ r iμ κ 0 - iμ κ μ r 0 0 0 μ 0 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管，其特征在于：其包括一個光輸入端口、一個光輸出端口、一個磁光薄膜、背景介質和一個可控偏置磁場；所述磁光薄膜設置于背景介質中；所述磁光薄膜采用磁光材料；所述光二極管和隔離器由磁光材料和背景介質構成；所述光二極管和隔離器的左端為光輸入端口或光輸出端口，其右端為光輸出端口或光輸入端口；所述磁光材料與背景介質的表面處為磁表面快波；所述磁光薄膜處設置有可控偏置磁場。

【技術特征摘要】
1.一種磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管，其特征在于：其包括一個光輸入端口、一個光輸出端口、一個磁光薄膜、背景介質和一個可控偏置磁場；所述磁光薄膜設置于背景介質中；所述磁光薄膜采用磁光材料；所述光二極管和隔離器由磁光材料和背景介質構成；所述光二極管和隔離器的左端為光輸入端口或光輸出端口，其右端為光輸出端口或光輸入端口；所述磁光材料與背景介質的表面處為磁表面快波；所述磁光薄膜處設置有可控偏置磁場。2.按照權利要求1所述的磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管,其特征在于：所述磁表面快波光二極管由磁光薄膜設置于背景介質中構成。3.按照權利要求1所述的磁光薄膜磁表面快波方向可控光二極管,其特征在于：所述光二極管由磁光材料與背景介質的分界面構成光波導可單向傳輸光信號。4.按...

【專利技術屬性】
技術研發人員：歐陽征標，鄭耀賢，王瓊，
申請(專利權)人：歐陽征標，
類型：發明
國別省市：廣東;44