Stop bands in magneto-photonic crystal in millimeter waveband

Abstract

One-dimensional (1D) magneto-photonic crystal (MPC) with tri-layer cell (vacuum-ferrite-quartz) interfaced with wire medium (WM) was investigated at microwave band. The appearance of two stopbands associated correspondingly with wave interference in the MPC and with ferromagnetic resonance absorption in ferrite layer was demonstrated. The occurrence of surface waves for the MPC+WM system in the MPC stop band frequency range was shown theoretically and experimentally. The surface wave peak allows the tuning of its position with applied magnetic field. It was shown that the steepness of the curve describing the dependence of surface wave peak position on magnetic field is less than the steepness of the corresponding curve for the left edge of the MPC stop band. The considered effects will make it possible to develop new magneto tunable microwave devices on basis of magneto-photonic crystals for GHz and THz band.

Был исследован одномерный магнитофотонный кристалл (МФК) с трехслойной ячейкой (воздух-ферриткварц), ограниченный проволочной средой в миллиметровом диапазоне длин волн. Показано появление двух зон непропускания, связанных соответственно с интерференцией волн в МФК и с ферромагнитно-резонансным поглощением в ферритовом слое. Показано теоретически и экспериментально появление поверхностных волн для системы МФК + проволочная среда в частотном диапазоне зоны непропускания МФК. Показана возможность управления положением пика пропускания, связанного с поверхностной волной в спектре с помощью магнитного поля. Показано, что крутизна кривой, описывающая зависимость положения пика пропускания, связанного с поверхностной волной от магнитного поля, меньше, чем крутизна кривой, описывающая зависимость положения низкочастотного края зоны непропускания МФК от магнитного поля. Рассматриваемые эффекты позволят разработать новые магнитоуправляемые микроволновые устройства на основе МФК в гигагерцевом и терагерцевом диапазонах.

Було досліджено одновимірний магнітофотонний кристал (МФК) із тришаровою коміркою (воздух-ферриткварц) обмежений дротовим середовищем у міліметровому діапазоні довжин хвиль. Показано появу двох зон непропускання зв'язаних відповідно з інтерференцією хвиль у МФК і з ферромагнітно-резонансним поглинанням у ферритовом шарі. Показано теоретично й експериментально появу поверхневих хвиль для системи МФК + дротове середовище у частотному діапазоні зони непропускання МФК. Показано можливість керування положенням піка пропускання пов’язаного з поверхневою хвилею в спектрі за допомогою магнітного поля. Показано, що крутизна кривої, що описує залежність положення піка пропускання, пов’язаного с поверхневою хвилею від магнітного поля, менше, ніж крутизна кривої, що описує залежність положення низькочастотного краю зони непропущення МФК від магнітного поля. Розглянуті ефекти дозволять розробити нові магнітокеровані мікрохвильові пристрої на основі МФК у гигагерцевому і терагерцевому діапазонах.