3次元磁性フォトニック結晶の形成と線型・非線型光学特性

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SiO_2粒子から成る高品質な人工オパールを用いて,磁性フォトニック結晶を作製し,その光学および磁気光学特性を調べた.オパール試料の内部に磁性体を充填する方法を用いた.内部にマグネタイトを形成する方法では,鉄溶液として2価と3価の塩化鉄FeCl_2およびFeCl_3を用いる共沈法を用いた.2価と3価の鉄の割合,アンモニアによるpH値,溶液の濃度を変えた.その結果,フェライト充填後もフォトニックバンドギャップが存在し,そして800nm付近で高い透過率を示すことがわかった.また,フォトニックバンドギャップ付近で,ファラデー回転角が変化することが明らかになった.同様に,熱分解法を用いて,オパール試料の内部にガーネットを形成させた.硝酸BI, Y, Feを浸透させ,750℃で20分の熱処理をすることで,Bi置換型鉄イットリウムガーネット(Bi : YIG)を形成させた.さらに,硝酸Tb, Gaを用いて,950℃において20分熱処理することで,テルビウムガリウムガーネット(TGG)を充填させた.常磁性体であるTGGから成る磁性フォトニック結晶では,高い透過率とフォトニックバンドギャップを示すことを確認した.さらに,SiO_2球をエチルアルコールに分散させたコロイド溶液を用いて,沈降法によってオパール試料を作製した.SEMによる観察から,試料の下部に配列が乱れた部分があることが明らかになった.オパール試料の光学的な透過率スペクトルを測定し,フォトニックバンドギャップの深さと幅を調べることによって評価を行なった.配列が乱れた部分を研磨することによって品質を高めることができた.