大法拉第磁光石榴石薄膜材料及在磁光開關(guān)中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)的大眾化普及，全光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展應(yīng)時代需求而出現(xiàn)。在全光網(wǎng)絡(luò)中，光開關(guān)是一個重要的部分。與其他光開關(guān)相比，磁光開關(guān)具有速度快、穩(wěn)定性高、驅(qū)動電壓低和串擾小等優(yōu)勢。其中磁光材料是磁光開關(guān)的核心部件。具有大法拉第磁光效應(yīng)的材料是提升開關(guān)性能的決定因素。由于磁光薄膜發(fā)展的滯后，目前實用化的磁光開關(guān)多為體型器件，體積、重量、集成性及穩(wěn)定性都相對較差，因而對磁光薄膜材料的研究需不斷深入。本文就是對大法拉第磁光薄膜材料及其在磁光開關(guān)中的應(yīng)用進

2、行了探索和研究。
　　首先，采用射頻磁控濺射法在不同工藝條件下制備了不同摻雜濃度的 Bi:YIG和Ce:YIG多晶薄膜。熱處理后，對薄膜的微觀和宏觀性能進行分析。獲得了磁光法拉第旋轉(zhuǎn)最大時的最佳制備和熱處理工藝，我們制備了具有大法拉第磁光效應(yīng)的石榴石薄膜材料，符合磁光開關(guān)制備的要求。Bi1.5:YIG薄膜濺射氣氛為5sccmAr+4％O2，退火溫度為680℃，法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)為1.99°/μm。Ce1.2:YIG薄膜，當濺射氣氛為5

3、sccmAr+10%O2，退火條件為750℃氫氣，磁光法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)θF最大為1.22°/μm。同時采用無鉛液相外延工藝制備了BiLuIG單晶磁光薄膜。薄膜表面缺陷少，平整度高，其法拉第旋轉(zhuǎn)系數(shù)高達2.1°/μm。采用兩種方法都制備得到了具有大法拉第磁光效應(yīng)的石榴石薄膜材料。
　　最后，根據(jù)磁光開關(guān)的原理，對磁光開關(guān)的光路、磁路和電路進行了設(shè)計。設(shè)計制作了脈沖電流發(fā)生器來驅(qū)動線圈。通過控制電路產(chǎn)生脈沖電流來驅(qū)動外加螺線管線圈來產(chǎn)生