一维电介质/石墨烯/反铁磁光子晶体结构法拉第效应理论研究

摘要

本文理论研究了外加静磁场与反铁磁磁化强度相互平行时，一维电介质/石墨烯/反铁磁光子晶体的透反射性质和Faraday增强效应。运用麦克斯韦方程和传输矩阵法，数值分析了外加静磁场和电介质种类以及石墨烯各参数等因素对研究体系磁光性质的影响。
　　本研究主要内容包括：⑴运用麦克斯韦方程组和传输矩阵的方法，得出泵浦波在各种材料中的色散关系，进而求出不同种材料之间的传输矩阵关系。⑵由各层之间的传输矩阵关系，给出了电介质/石墨烯/反铁磁/电介质结构的透射率、Faraday旋转角。在反铁磁共振峰附近，该四层膜结构的Faraday旋转角也比电介质/反铁磁/电介质结构要增加1.5倍左右。随外加静磁场增加，Faraday旋转角的峰值也随着共振频率的变化逐渐向两侧移动，当外场增加至5kG时，Faraday旋转角增强约为2倍左右。⑶在电介质光子晶体中加入石墨烯/反铁磁作为缺陷层，研究由于缺陷态的引入对磁光效应的影响。研究发现，透射谱中出现缺陷态，且随着电介质双层的位置互换，层数的变化，禁带及缺陷模的位置并不发生变化。由于磁性光子晶体腔体结构对于Faraday效应的增强，单层石墨烯的贡献较小而被掩盖，此时引入石墨烯的磁性光子晶体的Faraday旋转角增强效应较弱。⑷由石墨烯/反铁磁构成的多层膜结构中，石墨烯作为缺陷层增多。研究发现，Faraday效应明显增强。当反铁磁材料为2FeF时，加入石墨烯材料的Faraday效应要比不加入石墨烯的光子晶体增强4倍左右。还对改变电介质材料，外加静磁场强度，石墨烯费米速率的情况分别做了讨论，发现当电介质材料为2SiO、H0=1kG效果最佳，且随νF变化不大。当反铁磁材料为2MnF时，Faraday效应要比未加入石墨烯的磁性光子晶体结构增强两个数量级左右。

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第一章 绪论

1.1磁性介质及石墨烯材料的基本电磁性质

1.1.1反铁磁材料的基本性质

1.1.2石墨烯材料的基本性质

1.2 Faraday效应及应用

1.3本论文的研究目的和意义

第二章 电介质/石墨烯/反铁磁结构的法拉第效应

2.1引言

2.2电介质/石墨烯/反铁磁/电介质结构的法拉第效应

2.3结果与讨论

2.4本章小结

第三章 石墨烯与磁性光子晶体结构的法拉第效应

3.1引言

3.2磁性光子晶体中嵌入单层石墨烯

3.2.1泵浦波在石墨烯磁性光子晶体各材料内部的强度

3.2.2结果与讨论

3.3磁性光子晶体中嵌入多层单原子石墨烯

3.3.1泵浦波在光子晶体各材料内部的强度

3.3.2 结果与讨论

3.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的学术论文

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