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铁磁共振实验报告

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摘要

作为非线性晶体材料的铌酸锂，具有独特的自然优势。该材料拥有的一些独特的光学特性：宽带的光学透明窗口、优异的电光效应以及二阶非线性光学效应等，并已经在电光调制、光频梳等有源器件的设计中得到广泛的应用，让铌酸锂在高速和大数据容量光子集成电路（PICs）的开发中占据一席之地，形成了一种全新的集成光学平台：薄膜铌酸锂平台。

通过在铌酸锂平台上构建基于不对称Y分支的结构可以实现光学模式交织器，从而可以保持高通道利用率和高容量的同时，提高未来PICs的功能，例如实现模式复用技术（MDM），实现可变模式分配等。在本文中，我们利用仿真软件设计了一种基于铌酸锂平台的光学模式交织器。由于其简单结构、可扩展性和在铌酸锂平台上高效灵活模式操作的能力，所展示的模式（解）交织器将成为未来高速和大容量PICs中引人注目的光学元件。

关键词：铌酸锂；模式交织器；无源器件

目录

TOC\o1-3\h\z\u

第一章绪论 1

1.1研究背景 1

1.2研究内容及创新点 2

1.2.1本文研究内容 2

1.2.2本文的创新点 2

第二章理论基础与方法 3

2.1氮化硅-铌酸锂混合平台简介 3

2.2用于三维波导的数值方法 4

2.3本章小结 5

第三章基于氮化硅-铌酸锂混合平台的模式交织器研究 6

3.1Y分支工作原理 6

3.2Z方向的多模Y分支模式交织器 7

3.2.1设计原理与参数设置 7

第四章总结与展望 12

参考文献 13

一、实验原理

对铁磁性材料的旋磁性的深入研究，使微波铁氧体器件设计和制造取得很大成功。从原则上讲，器件本身必须包含具有特定形状的铁氧体磁性材料，微波传输元件和外加恒磁场H等几个主要部分。例如法拉第效应器件至少包含一根铁氧体磁棒，并在磁棒的轴向加上恒磁场H(场的大小可调或固定)；经传输线所传播的电磁波的磁场h与H，垂直，并作用在棒上如图1所示。又如场移式微波铁氧体器件(见图2)以及用共振吸收现象制成的各种微波器件(共振隔离器，磁调单晶滤波器，限幅器等)，在所用的铁氧体材料上必须加上恒磁场。概括起来，微波铁氧体器件中的磁性材料同时受到两个相互垂直的磁场(恒磁场H和微波磁场h)的作用，这是与磁性材料的旋磁性分不开的。要了解各种性能的微波铁氧体器件的工作原理，就需要掌握旋磁性的基本知识以及电磁波在旋磁介质中传播时所发生的电磁波与电子自旋进动的耦合作用。

磁性材料在高频磁场作用下，其磁导率μ随频率的变化而变化(形成磁谱)，在频率很高的情况下，μ≈1，这是由于材料内部磁畴结构及畴壁移动的速度不能适应高频磁场的变化所致。在铁磁共振测量技术发展后，才比较清楚地认识了磁谱的基本实质。早在1935年，朗道等人在讨论技术磁化过程问题时，就指出了磁矩在受到外加的恒磁场作用下将产生进动，并导出了进动方程。但受到当时技术水平的限制，这个问题未得到进一步深入的研究和重视。到四十年代末期，发现了铁磁共振吸收现象，在对此现象的研究得到开展后，磁矩进动问题才变得十分重要，这是磁矩在恒磁场作用下最基本的运动现象，由此发展了新的磁学领域——铁磁物质的旋磁性。

这里就铁磁物质旋磁性的基本现象和原理做一简要叙述，希望达到以下目的：1.对旋磁性的基本特性即磁矩的进动模式的物理图象和有关的定量计算有初步了解；2．对磁导率张量的物理概念及定量计算有一定了解；3.对产生铁磁共振线宽的机构和它对器件性能的影响有初步了解；4.有助于对微波铁氧体器件的原理的了解。对铁磁物质的旋磁性的深入讨论，请读者参阅其它