專(zhuān)利名稱(chēng)：磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光通信、光集成，尤其涉及一種磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著光通信、光纜電視和光集成等系統(tǒng)的發(fā)展，一個(gè)智能寬帶的光纖網(wǎng)絡(luò)逐漸形成，對(duì)光隔離器的帶寬工作特性、溫度特性等性能指標(biāo)要求更為嚴(yán)格。以偏振敏感型光隔離器為例，綜合國(guó)內(nèi)外各公司常規(guī)水平，目前光隔離器產(chǎn)品在中心工作波長(zhǎng)1550nm處，插入損耗＜0.5dB，反向隔離度＞40dB條件下的工作帶寬僅約20nm，所規(guī)定帶寬指標(biāo)下的工作溫度區(qū)域?yàn)?℃～50℃。但實(shí)際工程環(huán)境溫度變化很大，有時(shí)要在陸地上提供環(huán)境溫度-30℃～+80℃范圍內(nèi)工作性能好的光隔離器。對(duì)于用于密集波分復(fù)用多路光通信系統(tǒng)的光隔離器，其工作帶寬要求也在50nm以上。作為光隔離器核心部件的45°法拉第旋轉(zhuǎn)器的帶寬特性、溫度特性的提高尤為迫切。
45°法拉第旋轉(zhuǎn)器目前國(guó)內(nèi)外都采用含Bi鐵石榴石晶體，其中GdBiIG材料得到普遍應(yīng)用。在近紅外波段，此種晶體的磁光優(yōu)值(θf(wàn)/α≈100°/dB)約比YIG材料的磁光優(yōu)值大一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，當(dāng)λ＝1550nm時(shí)，45°法拉第旋轉(zhuǎn)器的厚度僅為0.3mm，并且該晶體的飽和磁化強(qiáng)度較低(約幾萬(wàn)A/m)，但是它的法拉第旋轉(zhuǎn)角(θf(wàn))的溫度系數(shù)FTC(-0.08deg/K)和波長(zhǎng)系數(shù)FWC(0.14％/nm)較大，從而使45°法拉第旋轉(zhuǎn)器在-30℃至+80℃溫度區(qū)域和帶寬要求為100nm的工作環(huán)境中，對(duì)旋轉(zhuǎn)45°角時(shí)產(chǎn)生的最大偏差角分別約為4.8°和6.3°，這將使光隔離器的反向隔離度下降至15dB以下而不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器。
它具有稀土鐵石榴石磁光晶體，在稀土鐵石榴石磁光晶體上設(shè)有液相外延稀土鐵石榴石磁光薄膜層。
所述的稀土鐵石榴石磁光晶體的成份為Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12其中，1.5＜x＜2.8，0.2＜y＜1.0，Re1表示Yb，、Re2表示Tb、Ho、Y，為兩類(lèi)對(duì)法拉第旋轉(zhuǎn)的波長(zhǎng)系數(shù)有正、負(fù)相反響應(yīng)的稀土離子，稀土晶位中Re1、Re2、Bi離子的含量比例，使Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體在λ＝1550±50nm處θf(wàn)的FWC為＜0.02％/nm。液相外延稀土鐵石榴石磁光薄膜層為T(mén)bxBi3-xGayFe5-yO12，其中1.5＜x＜2.5，0＜y＜1.0，調(diào)節(jié)薄膜的補(bǔ)償溫度點(diǎn)至工作溫區(qū)中點(diǎn)，利用該膜的法拉第旋轉(zhuǎn)在補(bǔ)償溫度點(diǎn)上、下溫區(qū)旋轉(zhuǎn)方向相反的特點(diǎn)來(lái)使Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體的θf(wàn)的FTC為＜-0.02deg/K。
本發(fā)明的磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器具有寬的工作帶寬、寬的溫度工作區(qū)間。利用本發(fā)明提供的磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器能使寬帶(＞50nm)、寬溫(-30℃至+80℃)光隔離器成為可能，這對(duì)光通信、光集成、光測(cè)量等系統(tǒng)的發(fā)展有極大的應(yīng)用價(jià)值。


附圖是磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器具有稀土鐵石榴石磁光晶體1，在稀土鐵石榴石磁光晶體1上設(shè)有液相外延稀土鐵石榴石磁光薄膜層2。
本發(fā)明是在Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12(其中，1.5＜x＜2.8，0.2＜y＜1.0，Re1表示Yb，等、Re2表示Tb、Ho、Y，為兩類(lèi)對(duì)法拉第旋轉(zhuǎn)的波長(zhǎng)系數(shù)有正、負(fù)相反響應(yīng)的稀土離子)磁光晶體表面上液相外延一層TbxBi3-xGayFe5-yO12(其中，5＜x＜2.5，0＜y＜1.0)磁光薄膜。
本發(fā)明以B2O3/Bi2O3為助熔劑，采用高溫溶液自發(fā)成核緩慢降溫方法生長(zhǎng)Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體，調(diào)整稀土晶位中Re1、Re2、Bi離子的含量比例，使Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體在λ＝1550±50nm處θf(wàn)的FWC為＜0.02％/nm，然后在該晶體<111>面上液相外延一層TbxBi3-xGayFe5-yO12磁光薄膜，調(diào)節(jié)薄膜的補(bǔ)償溫度點(diǎn)至工作溫區(qū)中點(diǎn)，利用該膜的法拉第旋轉(zhuǎn)在補(bǔ)償溫度點(diǎn)上、下溫區(qū)旋轉(zhuǎn)方向相反的特點(diǎn)來(lái)使Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體的θf(wàn)的FTC為＜-0.02deg/K。
磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器的主要性能指標(biāo)為；中心波長(zhǎng)(nm) 1550法拉第旋轉(zhuǎn)角θf(wàn)(deg/cm) ＞450即45°旋轉(zhuǎn)器的厚度＜1.0mmθf(wàn)的溫度系數(shù)FTC(deg/K) ＜-0.02 -30℃～+80℃溫區(qū)θf(wàn)的波長(zhǎng)系數(shù)FWC(％/nm) ＜0.02或(deg/nm) ＜0.009 波長(zhǎng)為(1550±50)nm處晶體飽和磁化強(qiáng)度(Gs) ＜600
權(quán)利要求
1.一種磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，它具有稀土鐵石榴石磁光晶體(1)，在稀土鐵石榴石磁光晶體(1)上設(shè)有液相外延稀土鐵石榴石磁光薄膜層(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，所述的稀土鐵石榴石磁光晶體的成份為Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12，其中，1.5＜x＜2.8，0.2＜y＜1.0，Re1表示Yb，、Re2表示Tb、Ho、Y，為兩類(lèi)對(duì)法拉第旋轉(zhuǎn)的波長(zhǎng)系數(shù)有正、負(fù)相反響應(yīng)的稀土離子，稀土晶位中Re1、Re2、Bi離子的含量比例，使Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體在λ＝1550±50nm處θf(wàn)的FWC為＜0.02％/nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器，其特征在于，所述的液相外延稀土鐵石榴石磁光薄膜層(2)為T(mén)bxBi3-xGayFe5-yO12，其中1.5＜x＜2.5，0＜y＜1.0，調(diào)節(jié)薄膜的補(bǔ)償溫度點(diǎn)至工作溫區(qū)中點(diǎn)，利用該膜的法拉第旋轉(zhuǎn)在補(bǔ)償溫度點(diǎn)上、下溫區(qū)旋轉(zhuǎn)方向相反的特點(diǎn)來(lái)使Re1xRe2yBi3-x-yFe5O12磁光晶體的θf(wàn)的FTC為＜-0.02deg/K。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種磁光晶體/磁光薄膜復(fù)合型結(jié)構(gòu)法拉第旋轉(zhuǎn)器。它具有稀土鐵石榴石磁光晶體，在稀土鐵石榴石磁光晶體上設(shè)有液相外延稀土鐵石榴石磁光薄膜層。所述的稀土鐵石榴石磁光晶體的成分為Re
文檔編號(hào)G02F1/01GK1687821SQ20051005029
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者徐志成, 黃敏, 李淼 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)