磁光式光调制器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁光式光调制器(100)，用于基于作为调制器(100)的输入而提供的物理性质来调制光，调制器(100)包括具有材料区域(130)的基板(114)、被改变以适用于引导光通过材料区域(130)的光波导(106；108)、以及第一控制单元，该材料区域包括Eu(1‑x)Sr(x)MO3(112)的膜，第一控制单元被改变以适用于：‑在物理性质是受材料区域(130)影响的输入磁场的情况下，将材料区域(130)保持在恒定的预定温度，或者‑在物理性质是材料区域(130)的输入温度的情况下，保持材料区域(130)经受恒定的预定磁场，光调制器(100)被改变以适用于使用材料区域(130)的双折射执行光的调制，双折射取决于物理性质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁光式光调制器
本专利技术涉及一种磁光式光调制器、一种磁场传感器、一种温度传感器、一种信号处理器、一种存储器设备、一种读取存储器设备的方法和一种计算机程序产品。
技术介绍
磁光式设备可用于不同种类的应用，包括光学开关、传感器和用于光学计算的逻辑设备。过去已经探索各种磁光效应并做出各种尝试来增强效果，从而使其可在容易获得的温度范围中和施加的磁场中进行工业应用。例如，US6243193B1公开了一种磁光式光调制器，其包括第一偏光镜、透明的磁光部件(包括沉积在基板的表面上的磁光膜)和第二偏光镜。基板的表面包括深度在0.1μm至5μm的范围内的特征。特征的侧表面以厚度为5nm至200nm的磁光膜覆盖。来自光源的光通量通过第一偏光镜、磁光部件和第二偏光镜。入射光通量强度的变化可导致通过磁光式光调制器透射的光通量的强度的急剧变化。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种用于基于作为调制器的输入提供的物理性质来调制光的磁光式光调制器。调制器包括具有材料区域(例如，沉积在基板上的)的基板。材料区域包括Eu(1-x)Sr(x)MO3的膜。此处，0≤x<1。调制器还包括被改变以适用于引导光通过材料区域的光波导和第一控制单元，该第一控制单元被改变以适用于：-在物理性质是是材料区域影响的输入磁场的情况下，将材料区域保持在恒定的预定温度，或者-在物理性质是材料区域的输入温度的情况下，保持材料区域经受恒定的预定磁场，光调制器被改变以适用于使用材料区域的双折射执行光的调制，该双折射取决于物理性质。根据本专利技术的实施例，M是下列金属中的任意一个：Ti、Hf、Zr、Th。根据本专利技术的实施例，x小于0.5，优选地小于0.3。实施例可具有可提供高效率和灵敏度的光调制器的优点。光沿着预定方向引导通过材料区域和下面的基板。必须注意的是，在整个说明书中，陈述“引导光通过材料区域”总是包含通过Eu(1-x)Sr(x)MO3和基板两者的光的方向，这是由于Eu(1-x)Sr(x)MO3总是位于基板的顶部。材料区域的双折射确定光如何通过材料透射。例如，材料区域位于两个正交偏光镜之间，并且光被引导通过第一偏光镜，从第一偏光镜通过材料区域并且从材料区域通过第二偏光镜。取决于材料区域的双折射的当前状态，材料区域改变入射到材料区域的偏振光的偏振。结果是，引导通过第二偏光镜的光在强度上调制。通常，光调制器可用作光学设备中的波片，以改变通过它的光的偏振状态。此外，光调制器可用作非线性光学应用中的光调制器。根据实施例，基板是SrTiO3(STO)基板。然而，还可使用任意其它基板，只要其在引导通过材料区域的光的波长范围内是光学透明的。优选地，基板的晶格常数和沉积的ETO高度相似，使得ETO与基板之间的应变最小化。因此，绝缘Eu(1-x)Sr(x)MO3沉积在薄(例如，STO)基板上(两者都是非磁性材料)的高质量透明薄膜的磁光活性可用作用于光调制的通用工具。操作温度接近室温并且可允许多设备工程。通过使用小磁场，设备的双折射可关闭和打开。类似地，样本在场中的转动可改变其双折射Δn。例如，EuTiO3(ETO)在室温下具有立方钙钛矿结构，并且在TS＝282K处经历到四方晶系的结构相变。通过介电常数的磁场依赖性证明，在TN＝5.7K以下，Eu4f7自旋G型反铁磁体，并且发生大的磁电耦合。根据本专利技术的实施例，光调制器还包括用于生成将被引导通过材料区域的光的光源和被改变以适用于通过根据被引导通过材料区域的光确定材料区域的透光学明度来确定光的调制的光检测器。取决于输入磁场的强度和方向，材料区域的光学透明度可改变。透明度的该变化的分析可随后用于确定输入磁场的场强。为此，材料区域的温度必须保持在恒定的预定温度。相反，可以分析透明度的变化，以确定在材料区域经受恒定的磁场的情况下活性材料的实际温度。因此，能够提供能够感测磁场并能够充当温度传感器的检测器。对于技术人员来说可以理解的是，材料区域的透明度可以以许多不同的方式确定。偏振光和波片的使用仅仅是如何能根据输入磁场或温度光学地检测材料区域的双折射的变化的一个示例。根据本专利技术的实施例，调制器还包括被改变以适用于从确定的透明度和恒定的预定温度确定输入磁场的场强或从确定的透明度和恒定的预定磁场确定输入温度的估算单元。例如，输入磁场的场强和输入温度被确定为绝对值或相对值。相对值相对于基准值确定，该基准值在光学透明度的前一次确定中获得。因此，如果调制器被正确地校准，则可以将材料区域的检测到的透明度分配给特定绝对温度或磁场强度。由于材料的双折射很大程度上取决于输入磁场的方向，或者输入磁场的方向需要固定和预定，或者可以使用能够检测输入磁场相对于材料区域的晶向的方向的另一传感器。对方向和透明度的了解可随后用于确定磁场强度的正确的绝对值。特别是在设备未校准的情况下，输入温度可作为相对于从光学透明度的前一次确定中获得的(例如)基准值(基准温度值或基准透明度值)的相对值确定。例如，可执行在其中确定特定透明度的第一测量。该透明度可赋予输入温度的基准值。在随后的第二测量中，可再次确定透明度。在输入温度已改变的情况下，透明度也将在某种程度上改变。由第二测量确定的透明度与由第一测量确定的透明度之间的比率指示温度的相对变化。这是可能的，由于特别是针对大于0.1T的恒定磁场和沿着Eu(1-x)Sr(x)MO3的方向定向的恒定磁场，材料区域的双折射示出了对范围在200K-280K中的输入温度的更多或更少的线性依赖性。应用调制器的示例还可以是发动机的转轴的角速度的测量。通过(例如)将磁体安装到轴上，轴的转动将引起磁场相对于调制器的转动。磁体的转动(移动或改变)的磁场将引起材料区域的双折射的持续调制。随后，这可使用引导通过材料区域的光进行检测。材料区域的透明度的改变频率指示转轴的角速度。根据本专利技术的实施例，调制器还包括用于生成输入磁场的磁体和耦接到控制输入的第二控制单元，第二控制单元被改变以适用于基于可经由控制输入接收的输入信号控制具有期望的场强和/或磁场方向的输入磁场的生成。这可允许能够通过基于输入信号调谐磁场强度和/或磁场方向控制光通过材料区域的透射的光学开关的设计。例如，激光的振幅、相或偏振调制可以使用非常高频率的调制器来实现。根据本专利技术的实施例，第二控制单元被进一步改变以适用于使用材料区域和磁体的相对转动控制输入磁场的磁场方向。由于材料区域的双折射对输入磁场相对于Eu(1-x)Sr(x)MO3的晶向的方向的依赖性，这是可行的。根据本专利技术的实施例，调制器还包括：-一个或更多个基板，承载多个材料区域，这些区域在空间上相互分隔开，光波导被改变以适用于引导光通过分隔开的材料的区域，-磁体，用于生成具有恒定的预定场强和/或相对于调制器的磁场方向的输入磁场。有利地，所有材料区域经历相同的温度，使得对于所有材料区域来说关于温度和磁场的一般条件相同。区域的Eu(1-x)Sr(x)MO3的晶向可对于所有区域来说相同，或者可以使用区域的Eu(1-x)Sr(x)MO3的两个不同晶向。在所有情况下，晶向均是相对于调制器的。在使用承载所有独立的Eu(1-x)Sr(x)MO3区域的单个基板的情况下，这意味着晶向是相对于基板的。此类调制器可具有以下优点，例如之前描述的关于调制器作为开关使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁光式光调制器(100)，用于基于作为调制器(100)的输入而提供的物理性质来调制光，调制器(100)包括具有材料区域(130)的基板(114)、改变以适用于引导光通过材料区域(130)的光波导(106；108)、以及第一控制单元，材料区域(130)包括Eu(1‑x)Sr(x)MO3(112)的膜，0≤x<1，第一控制单元被改变以适用于：‑在物理性质是受材料区域(130)影响的输入磁场的情况下，将材料区域(130)保持在恒定的预定温度，或者‑在物理性质是材料区域(130)的输入温度的情况下，保持材料区域(130)经受恒定的预定磁场，光调制器(100)被改变以适用于使用材料区域(130)的双折射执行光的调制，所述双折射取决于物理性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.02 EP 16187081.11.一种磁光式光调制器(100)，用于基于作为调制器(100)的输入而提供的物理性质来调制光，调制器(100)包括具有材料区域(130)的基板(114)、改变以适用于引导光通过材料区域(130)的光波导(106；108)、以及第一控制单元，材料区域(130)包括Eu(1-x)Sr(x)MO3(112)的膜，0≤x<1，第一控制单元被改变以适用于：-在物理性质是受材料区域(130)影响的输入磁场的情况下，将材料区域(130)保持在恒定的预定温度，或者-在物理性质是材料区域(130)的输入温度的情况下，保持材料区域(130)经受恒定的预定磁场，光调制器(100)被改变以适用于使用材料区域(130)的双折射执行光的调制，所述双折射取决于物理性质。2.根据权利要求1所述的调制器(100)，还包括：-光源(200)，用于生成被引导通过材料区域(130)的光，-光检测器(202)，被改变以适用于通过根据被引导通过材料区域(130)的光确定材料区域(130)的光学透明度来确定光的调制。3.根据权利要求2所述的调制器(100)，还包括：估算单元(204)，被改变以适用于由确定的透明度和恒定的预定温度确定输入磁场的场强，或由确定的透明度和恒定的预定磁场确定输入温度。4.根据权利要求1所述的调制器(100)，基板(114)是SrTiO3基板(114)。5.根据权利要求1所述的调制器(100)，还包括：-磁体，用于生成输入磁场，-第二控制单元，耦接至控制输入，所述第二控制单元被改变以适用于基于能经由所述控制输入接收的输入信号来控制生成具有期望的场强和/或磁场方向的输入磁场。6.根据前述权利要求中的任意一个所述的调制器(100)，调制器(100)包括：-一个或更多个基板(114)，承载多个材料区域，所述区域在空间上相互分隔开，光波导(106；108)被改变以适用于引导光通过分隔的材料区域，-磁体，用于生成具有恒定的预定场强和/或相对于调制器(100)的场方向的输入磁场。7.根据权利要求6所述的调制器(100)，还包括：-光源，用于生成被引导通过材料区域(130)的光，-光检测器，被改变以适用于通过根据被引导通过每个材料区域(130)的光确定所述材料区域(130)的光学透明度来确定光的调制，-估算单元，被改变以适用于由确定的透明度确定使用区域中的Eu(1-x)Sr(x)MO3(112)的两个不同晶向编码的一个或更多个二进制数据值，两个晶向是相对于调制器(100)的。8.根据前述权利要求1至7中的任意一个所述的调制器(100...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·布斯曼霍尔德，J·科勒，G·洛格维诺夫，A·西蒙，K·罗勒德，
申请(专利权)人：马克斯·普朗克科学促进学会，
类型：发明
国别省市：德国,DE