خواص مگنتواپتیکی ساختارهای چندلایه ای شامل مواد مغناطیسی

در این رساله، مشخصه های اپتیکی و مگنتواپتیکی ساختارهای چندلایه ای دارای مواد مگنتواپتیکی مطالعه شده است. ابتدا، انواع اثرات مگنتواپتیکی و موادی که این اثرات در آن ها قابل مشاهده هستند، معرفی شده اند. سپس ویژگی های بلورهای مگنتوفوتونی که سبب تقویت شدید اثرات مگنتواپتیکی می شوند، با استفاده از رهیافت ماتریس انتقال 4×4 مورد بررسی قرار گرفته اند. این رهیافت که برای مشخصه یابی ساختارهای چندلایه ای مگنتواپتیکی استفاده می شود، اساس تحلیل های نظری و محاسبات عددی در حل مسائل مطرح در رساله ی حاضر می باشد. در مرحله ی اول، پاسخ های اپتیکی و مگنتواپتیکی بلورهای فوتونی و مگنتوفوتونی یک بعدی با ساختار میکروکاواک مطالعه و بررسی شده اند. با تعریف نسبت ترتیب چینش (نسبت ضرایب شکست لایه های اول و دوم آینه های براگ) مشخص می شود که ویژگی های اپتیکی دو میکروکاواکی که از جایگزینی لایه های اول و دوم آینه های براگ با همدیگر حاصل می شوند، متفاوت بوده و این تفاوت در مورد بلورهای مگنتوفوتونی به مراتب بیشتر است. از اینرو، با محاسبه ی وابستگی پاسخ های مگنتواپتیکی ساختارهای مورد نظر در مد تشدیدی آن ها، آینه های براگ بهینه با قابلیت تأمین هم زمان تراگسیل بالا و چرخش فارادی زیاد پیشنهاد شده اند. در مرحله ی بعد، امکان طراحی فیلترهای عبوری قطبش دایروی بر پایه ی بلورهای مگنتوفوتونی یک بعدی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته اند. شرایط تشدید هر یک از قطبش های دایروی راستگرد و چپگرد در بلورهای مگنتوفوتونی به صورت تحلیلی بررسی و پارامترهای هندسی مناسب برای تحقق یافتن هدف مورد نظر بدست آمده است. به دنبال آن، خواص طیفی ساختار پیشنهادی با محاسبات عددی بررسی و نشان داده شده که به دلیل جدایی کامل مدهای تشدیدی راستگرد و چپگرد در این ساختار، امکان تحقق فیلترهایی با قطبش دایروی و تراگسیل 100% وجود خواهد داشت. هم چنین قابلیت کوک پذیری این فیلترها با تغییر میدان مغناطیسی خارجی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله ی پایانی، ساختارهای نامتجانس مگنتواپتیکی معرفی شده و نشان داده می شود که امکان حصول چند مد تشدیدی در ناحیه ی گاف باند فوتونی وجود دارد. هم چنین معلوم می شود که برای طرحی خاص از ساختار نامتجانس مگنتواپتیکی، می توان به تراگسیل بالا به همراه چرخش فارادی تقویت شده ی چند کاناله در طول موج های مشخص دست یافت. از آنجایی که امروزه طول موج های و در سیستم های مخاربراتی کاربرد فراوانی دارند، ساختاری نامتجانس برای تأمین هم زمان چرخش فارادی تقویت شده و تراگسیل بالا در این دو طول موج طراحی گردیده است. ساختارهای نامتجانس معرفی شده که دارای ابعاد میکرومتری هستند، می توانند کاربرد بالقوه ای در طراحی قطعات مگنتواپتیکی با کارکرد چندگانه داشته باشند.