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《浙江大学》 2002年
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新型复合稀土铁石榴石薄膜的液相外延制备及其性能研究

梁军  
【摘要】: 在高速、大容量单模光纤通信系统中,波分复用(WDM)技术已被广泛采用。为了消除(或抑止)光纤通信中产生的反向光对激光源稳定性的影响,提高信息传输质量,光纤光隔离器是不可缺少的关键器件之一,该器件的核心部分是FR-45转子。常规的光隔离器普遍采用钇铁石榴石(YIG)或GdBiIG磁光单晶作为FR-45°转子材料,但这些只适用于常规光隔离器,不能满足WDM多路光纤通信系统的需要,必须采用宽带光隔离技术。亦即要求所使用的FR-45°转子材料,其法拉第旋转θ_F对波长与温度变化不敏感,或者说θ_F的波长系数(FWC)和温度系数(FTC)均要小。而YIG材料因其θ_F小,不利于器件的小型化:GdBiIG材料的FWC及FTC又很大,均不能作为宽带光隔离器FR-45°转子材料。 近十几年来,由于掺Bi稀土铁石榴石(Bi:YIG)在可见及近红外区能显著地增强磁光效应,且具有小的光吸收损耗及优异的物理、化学性能,被公认为是极具应用前景的第二代磁光材料,并正在逐步取代以YIG为代表的第一代磁光材料而在现代激光、光电子学、光信号、光储存技术等领域得到日益广泛的应用。 本文综述了磁光材料特别是稀土铁石榴石材料的发展历史和研究现状,对掺Bi复合铁石榴石薄膜的液相外延生长条件及磁光性能进行了研究,并用自行组建的CGX—1型磁光法拉第旋转测试仪,对生长的薄膜样品进行磁光性能测试,测试结果表明:将两种法拉第旋转温度及波长系数符号相反的石榴石型材料进行复合是改善稀土铁石榴石晶体法拉第旋转温度、波长特性的一种行之有效的办法。 本课题工作包括生长YIG,Bi:YIG,YbIG,及在Bi:YIG基片上液相外延生长YbIG薄膜的实验构想、相图分析、配方的选择、薄膜生长和材料结构测试与性能分析。成功搭建了双炉液相外延设备,并成功生长单晶外延膜。实验采用改进的高温助熔剂法,以Bi_2O_3为主助熔剂在GGG(Gd_3Ga_5O_(12))基片外延生长以Bi~(3+)替代的BiYIG稀土铁氧体薄膜,以PbO为主助熔剂在GGG基片上外延生长YbIG薄膜,最终在BiYIG基片上外延生长YbIG薄膜。本文详细讨论了实验过 浙江大学硕士研究生学位论文 程,通过XRD分析薄膜的铁石榴石晶相及SEM用DX观察薄膜的表面及剖面形 貌和成分分析,法拉第旋转测试系统测试。其次,本文首次提出通过结构复合, 将磁光性能(温度系数和波长系数)相反的基片与薄膜材料通过液相外延生长的 方式结合得到磁光材料性能上的复合。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TB43

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