One‐dimensional magnetophotonic crystals based on double‐layer Bi‐substituted iron garnet films

Abstract

AbstractIn the present work the fabrication process and properties of periodic one‐dimensional magnetophotonic crystal GGG (111)/M1/SiO2/[M2/M1/SiO2]4 in which as magnetic active layers were used double‐layer Bi‐substituted iron garnet films with high (Bi2.8Y0.2Fe5O12 : M1) and low (Bi1.0Y0.5Gd1.5Fe4.2.Al0.8O12 : M2) bismuth content were described. The Faraday effect and the parameters of ferromagnetic resonance were measured at different stages of magnetophotonic crystal formation. The theoretical and experimental magnetophotonic crystal transmission spectra displayed three photonic band gaps in the wavelength range of 450–1800 nm. The Faraday effect enhancement at the vicinity of the second photonic band gap at wavelength 710 nm was 2.6 times in comparison with combined (M1 + M2) layer and the effective value of Faraday rotation at the same wavelength reached –6.7°/μm.Diese Arbeit beschreibt das Herstellungsverfahren und die Eigenschaften von periodischen eindimensionalen magnetophotonischen Kristallen GGG (111)/M1/SiO2/[M2/M1/SiO2]4 mit einer magnetoaktiven Schicht aus Doppelschicht‐Bismut‐substituierten Ferritgranat‐Filmen mit niedrigem (Bi1.0Y0.5Gd1.5Fe4.2.Al0.8O12 : M2) und hohen (Bi2.8Y0.2Fe5O12 : M1) Gehalt an Bismut. Der Faraday‐Effekt und die Parameter der ferromagnetischen Resonanz wurden in verschiedenen Stadien der Magnetophotonenkristallbildung gemessen. Theoretische und experimentelle Transmissionsspektren des Magnetophotonenkristalle zeigen drei photonische Bandlücken im Wellenlängenbereich von 450–1800 nm. Der Faraday‐Effekt in der zweiten photonische Bandlücke bei einer Wellenlänge von 750 nm ist 2,6 mal größer als in der kombinierten (M1 + M2) Schicht. Der spezifische Wert der Faraday‐Rotation auf der gleichen Wellenlänge erreicht –6,7°/μm.