| 研究概要 |
静磁波による磁気光学効果を用いた光モード変換素子用ガーネット結晶薄膜をRFスパッタリング法により作成する際, ファラデ効果を大きく, 光伝搬損失, マイクロ波静磁波の伝搬損失を小さくする必要がある. 基板温度を500°Cとして作成したアモルファス薄膜を1000°C, 約6時間熱処理することによって再結晶化させると薄膜のマイクロ波静磁波の伝搬損失が小さくなることがしられた. 膜厚を1〜3μm変化させたとき, 伝搬損失は膜厚が厚くなるに従い小さくなった. 伝搬するマイクロ波の周波数は, 印加される外部磁界の大きさで決まり, 例えば, 900Oeで周波数4.5GHzであある. マイクロ波周波数を変えて静磁波の伝搬損失の周波数依存性について測定した結果, 周波数が高くなるにつれて, その損失は大きくなり, 2.3GHzで約1.6dB/cm, 6.4GHzで12.8dB/cmとなった.
ガーネット結晶薄膜にマイクロ波静磁波を効率よく励振させるために, マイクロ波用電極を2つの方法により作製した. 金メッキしたアルミナ基板をフォトリソグラフィー法によって作製したマイクロストリップ線路と, 構造と作製方法が比較的簡単である. 細い金線を銀ペーストで接着した線路を用いて静磁波の励振を行なった. 作製が簡単な金線を用いた線路でもマイクロストリップ線路に比べて挿入損失に関して遜色はなかった.
つぎに, TE-TMモード変換の実験的確認を行なった. 波長1.15μmのHe-Neレーザ光をプリズムを介してTEモードで伝搬させ, 別のプリズムから取り出した光をGeフォトディテクタで検出した. マイクロ波スイープジェネレータから出力5mWを増巾器により, 約500mWに増巾し, 静磁波を励振させた. 外部磁界520Oe, マイクロ波周波数2.25GHzにおいて0.98%のTE-TMモード変換効率を確認できた. 微量のBiをドープすることによってファラデ効果を大きくすることができた.
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