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偏振光在一维磁光光子晶体中的传输特性
编辑: admin 来源: 未知 时间: 2020/7/6 8:53:53

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【摘要】:将具有磁光效应的磁光材料作为缺陷材料或组成材料添加进传统的电介质一维光子晶体中,可以组成一维磁光光子晶体,偏振光在一维磁光光子晶体中传播时,通过改变外加磁场可以实现对其传输特性的调控。

本文采用4×4传输矩阵法理论研究了偏振光在一维磁光光子晶体中传输时的调控特性。 在外加磁场的作用下,磁光材料的相对介电常数发生改变,表现出各向异性。 为了研究线偏振光和椭圆偏振光在一维磁光光子晶体中的传输特性,首先根据介质中的电磁场理论,将磁光介质和电介质材料的相对介电常数代入Maxwell方程中,推导出用于计算偏振光在一维磁光光子晶体中传输特性的4×4传输矩阵,然后将偏振光表示为不同的线性组合方式,研究了偏振光在其中的传输特性。

首先,研究了偏振光在透射型一维磁光光子晶体中的传输特性。 设计了透射型一维磁光光子晶体的物理模型,理论研究了线偏振光和椭圆偏振光在其中传播时透射光的透射率、法拉第旋转角和偏振态随外加磁场的强度和角度φ的变化。

结果表明:由于法拉第效应,线偏振光在透射型一维磁光光子晶体中传播时,随着外加磁场强度的增大,磁光材料的相对介电常数ε_M中的ε_2增大,透射率和法拉第旋转角增大;随着外加磁场和光轴的夹角φ的增大,透射率和法拉第旋转角减小;通过合理的调节外加磁场的强度和角度φ,可将法拉第旋转角调节至45°;椭圆偏振光在透射型一维磁光光子晶体中传播时,随外加磁场强度和夹角φ的增大,透射率发生改变,而且椭圆偏振光的透射谱形状发生改变,不再对称;通过合理的调节外加磁场的强度和角度φ,可以实现对透射的椭圆偏振光的偏振态的调控。 然后,研究了偏振光在反射型一维磁光光子晶体中的传输特性。

设计了反射型一维磁光光子晶体的物理模型,理论研究了线偏振光和椭圆偏振光在其中传播时反射光的反射率、克尔旋转角和偏振态随外加磁场的强度和角度φ的变化。

结果表明:由于克尔效应,线偏振光在反射型一维磁光光子晶体中传播时,随着外加磁场强度的增大,磁光材料的相对介电常数ε_M中的ε_2增大,反射率增大,克尔旋转角先增大后减小;随着外加磁场和光轴的夹角φ的增大,反射率减小,克尔旋转角先增大后减小;通过调节外加磁场的强度和角度φ,可对克尔旋转角进行调节;椭圆偏振光在反射型一维磁光光子晶体中传播时,随外加磁场强度和夹角φ的增大,反射率发生改变,而且椭圆偏振光的反射谱形状发生改变,不再对称;通过合理的调节外加磁场的强度和角度φ,可以实现对反射的椭圆偏振光的偏振态的调控。 最后,研究了偏振光在不对称型一维磁光光子晶体中的传输特性。 设计了不对称型一维磁光光子晶体的物理模型,理论研究了线偏振光和椭圆偏振光在其中传播时反射光的反射率、克尔旋转角和偏振态随外加磁场的强度和角度φ的变化。 结果表明:不对称结构的一维磁光光子晶体可以在不添加反射层材料的前提下,实现克尔效应,线偏振光和椭圆偏振光在不对称型一维磁光光子晶体中传播时,反射光的反射率、克尔旋转角和偏振态随外加磁场的强度和角度φ发生改变,其变化规律与偏振光在反射型一维磁光光子晶体中传播时类似,但是偏振光在不对称型一维磁光光子晶体中传播时,反射率更大,接近100%,且磁光效应更强,在相同的外加磁场条件下,反射的偏振光与入射的偏振光的夹角更大,能够实现更大幅度的偏振态的调控。

【学位授予单位】:赣南师范大学【学位级别】:硕士【学位授予年份】:2019【分类号】:O734。

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