| 研究概要 |
光局在効果による磁気光学効果の巨大エンハンスメントについて研究計画書に基づき以下の研究を行なった.
(1)光局在効果による磁気光学効果の巨大エンハンスメント機構
厳密な理論計算を行ない,光局在に伴なう磁気光学効果のエンハンスメントが,磁性体中の固有モード光である左右の円偏波光の局在波長がわずかに異なることに起因することを見出した.この知見に基づき,最も強い光局在状態が生じる多層膜構造を探査し,マイクロキャビティ構造で最も強い光局在が生じること,またその多層膜で著しく大きな磁気光学効果が発現することを見出した.
(2)希土類鉄ガ-ネットを用いた磁気光学マイクロキャビティの作製と特性
上記(1)の知見に基づき,(SiO_2/TiO_2)×κ/Bi : YIG/(TiO_2/SiO_2)×κ構造の多層膜をスパッタ法で形成し,光学及び磁気光学特性を調べた.その結果,これらの多層膜は光局在に伴う特長的な光透過特性を示したが,顕著な磁気光学効果のエンハンスは見られなかった.これは,光局在状態で透過光強度が著しく低下し測定が困難であることと,低温でBi : YIB層を形成したため,YIG層単相のものが得られず磁性層の磁気光学効果が消失しているためと思われた.この結果を踏まえて,(SiO_2/Ta_2O_5)×κ/RIG/(Ta_2O_5/SiO_2)×κ構造の多層膜を作製した.RIG層にはTbAlFeガ-ネットを用いた.この多層膜は光局在波長500nmで30度/mmのファラデー回転を示し,理論的に予測した光局在による磁気光学効果のエンハンスメントの発現を実験的に示した.しかし前述の多層膜同様,RIG層形成時の温度により誘電体反射層の特性が損なわれるため,この問題の解決が重要であることを示した.
(3)Si/Bi : YIG/Siサンドイッチ膜の作製と特性
多層膜形成時の温度上昇の問題を克服するため,Si/Bi : YIG/Siサンドイッチ膜を作製し,その特性を実験・理論から調べた.この膜は反射層にSi単層を用いているので,上述のBi : YIG形成時の温度上昇により膜構造は損なわれない.この多層膜は多重反射効果により透過率とファラデー回転角の周期的なエンハンスが見られたが,光局在効果は弱く,Siに代わり屈折率の大きな反射層形成が重要であることを示した.
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