Магнітофотонний кристал мікрорезонаторного типу

Магнітофотонний кристал мікрорезонаторного типу, що містить магнітооптичний шар вісмут 3 зонаторного типу шляхом підвищення в ньому величини питомого обертання Фарадея. Поставлена задача вирішується тим, що магнітофотонний кристал мікрорезонаторного типу, який включає магнітооптичний шар вісмутзаміщеного залізо-ітрієвого гранату Bi1,0Y2,0Fe5O12, розташований між двома бреггівськими дзеркалами, які складаються з N пар переміжних чвертьхвильових шарів Та2O5 і SiO2, згідно з корисною моделлю, додатково містить шар залізовісмутового гранату Ві3Fе5О12 товщиною 3/8n, нанесений на шар, виконаний з вісмут-заміщеного залізо-ітрієвого гранату товщиною /8n, де  - довжина хвилі, n - показник заломлення світла в магнітооптичних шарах. Такий кристал дозволяє одержувати високі значення питомого обертання Фарадея в ньому, що становлять десятки градусів на мікрон. На (фіг. 1) наведено схематичне зображення такого магнітофотонного кристала мікрорезонаторного типу. Кристал виготовлений на кварцовій підкладці (1) і містить два діелектричних бреггівських дзеркала, що складаються з N пар переміжних чвертьхвильових шарів Та2O5 (2) і SiO2 (3), між дзеркалами розташовано два магнітооптичних шари, один з яких виконаний з Bi1,0Y2,0Fe5O12 (4) товщиною /8n, а другий - нанесений на нього шар залізо-вісмутового гранату Ві3Fе5О12 (5) товщиною 3/8n. Магнітофотонний кристал мікрорезонаторного типу працює так. Кристал вміщується в зовнішнє магнітне поле Н, напрямлене вздовж нормалі до його поверхні, яке перевищує поле насичення магнітооптичного шару. На кристал вздовж нормалі до його поверхні падає світловий потік лінійно поляризованого випромінювання (6) з резонансною довжиною хвилі R. Бреггівські дзеркала забезпечують локалізацію світла у феромагнітних мікрорезонаторних шарах Bi1,0Y2,0Fe5O12 (4) і Ві3Fе5О12 (5), що приводить до багаторазового посилення кута обертання Фарадея внаслідок багатопроменевої інтерференції. При цьому на спектральних залежностях коефіцієнта пропускання і кута обертання Фарадея на довжині хвилі R будуть спостерігатися максимуми коефіцієнта пропускання і кута обертання Фарадея. Приклад. Магнітофотонний кристал мікрорезонаторного типу містить два бреггівських дзеркала, кожне з яких виконано у вигляді п'яти пар переміжних шарів Та2O5 і SiO2 з товщинами, відповідно, R/4n2 і R/4n3, де n2 = 2,31 і n3 = 1,50 - показники заломлення світла в шарах Та2O5 і SiO2, відповідно. Між дзеркалами розташований магнітооптичний шар, 54178 4 що складається з шару вісмут-заміщеного залізоітрієвого гранату Bi1,0Y2,0Fe5O12 товщиною R/8n і шару залізо-вісмутового гранату Ві3Fе5О12 товщиною 3R/8n, де n = 2,55 - показник заломлення світла в магнітооптичних шарах. Кристал моделювався і виготовлявся для резонансної довжини хвилі R = 655 нм. Відповідно, товщини його шарів становили: Та2O5 -71 нм, SiO2 - 109 нм, Bi1,0Y2,0Fe5O12 - 32 нм, Ві3Fе5О12 - 96 нм. Шари структури виготовлялися методом реактивного іонно-променевого розпилення відповідних мішеней у суміші аргону і кисню. Шар Bi1,0Y2,0Fe5O12 після напилення на шар SiO2 кристалізувався на повітрі при атмосферному тиску і при температурі 680 °С протягом 20 хв. Потім на нього наносився шар Ві3Fе5О12 і кристалізувався. Про успішну кристалізацію та утворення плівок гранатової фази свідчили вимірювання магнітооптичних петель гістерезису на довжині хвилі 655 нм зразків кожного з шарів Bi1,0Y2,0Fe5O12 і Ві3Fе5О12, а також усієї структури після її виготовлення. Ві3Fе5О12 і Bi1,0Y2,0Fe5O12 мають однакову магнітну підрешітку, внаслідок цього обидва шари в магнітофотонному кристалі будуть зв'язані обмінними взаємодіями. Підтвердженням цього стало те, що магнітооптична петля гістерезису виготовленого кристала була дуже подібна до магнітооптичної петлі гістерезису одношарової плівки Ві3Fе5О12 і не виявляла жодних ознак поділу на шари. Кути обертання Фарадея для кожного з магнітооптичних шарів Bi1,0Y2,0Fe5O12 і Ві3Fе5О12 склали мінус 0,064 і мінус 0,53°, відповідно. Це відповідає питомому обертанню Фарадея шарів, відповідно, мінус 2,0 і мінус 5,5 °/мкм, що відповідає значенням для плівок цих складів. Кут обертання двошарової структури Ві3Fе5О12 на Bi1,0Y2,0Fe5O12 склав мінус 0,58°. Вимірювання спектральних залежностей коефіцієнта пропускання і кута обертання Фарадея магнітофотонного кристала мікрорезонаторного типу показали, що кристал має фотонну заборонену зону між 550 і 750 нм, усередині якої спостерігається резонансне пропускання світла на довжині хвилі 655 нм, коефіцієнт пропускання становить 60 %. На цій же довжині хвилі резонансне значення питомого обертання Фарадея склало мінус 5,6°, що майже в 10 разів вище, ніж у сумі для шарів Bi1,0Y2,0Fe5O12 і Ві3Fе5О12 і відповідає питомому обертанню Фарадея мінус 43,75 °/мкм, що значно вище значення, характерного для прототипу. Перевагою пропонованого магнітофотонного кристала є можливість одержання в ньому високих значень питомого обертання Фарадея. 5 Комп’ютерна верстка І.Скворцова 54178 6 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601