具有增强的可见光法拉第旋转的磁光光子晶体多层结构制造技术

本发明专利技术公开了一种用于产生蓝光波长和绿光波长中的磁光材料的设备、方法、系统和计算机程序产品。所述设备包括对于光信号通常是透明的衬底，其中所述光信号包括预定的可见光频率的分量；以及叠加在所述衬底上的光学多层的叠置体，用于针对小于约６００纳米的所述预定的可见光频率，以至少约４０％的功率透射所述分量并且具有每微米至少约２４度的法拉第旋转。所述方法包括用于公开材料的制造和组装的处理步骤，以及计算机程序产品包括用于执行该公开方法的机器可执行指令。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及多层光学材料并且尤其涉及多层磁光光子晶体 材料，所述多层磁光光子晶体材料调谐为在可见光辐射的特定波长处 产生增强的法拉第旋转和透射。
技术介绍
法拉第旋转，也称为法拉第效应，通常是公知的，并且其广泛应 用于使用红外光谱中的信号的通信系统。简言之，当磁场处于传播方 向时，法拉第效应用于改变辐射信号的偏振角。偏振角的改变量与磁 场强度、磁场所作用的距离以及辐射信号在其中传播的材料的费尔德 常数相关。通信系统的优点在于，它们使用红外频率进行操作。在红外频率 下，现有材料具有良好的费尔德常数(Verdet constant)和良好的透射 率常数。对于这些应用而言，已经对于影响法拉第效应的材料特性和 结构进行了广泛的探索。磁光材料已经被设想用于磁光显示器。正如所公知的，显示器通 常分为两种类型单色的和彩色的。显然，对于显示器而言，辐射频5率处于可见光谱内。已经发现，由于磁光显示器的工作频率从红外光 谱降低到可见光谱，通过材料的该辐射的透射率变得不可接受，其中 所述材料具有所需的有效的费尔德常数值。因此，由于许多原因，其 中一个原因是无法获得具有所需绿光和蓝光波长的足够的法拉第旋转 值和合适的透射率的合适的绿光和蓝光材料，所以仍将实现利用红、绿和蓝(RGB)原色范式(paradigm)的彩色显示器。所需要的是适合在绿光和蓝光光谱中使用的磁光材料。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于产生蓝光波长和绿光波长中的磁光材料的 设备、方法、系统和计算机程序产品。所述设备包括对于光信号通常 是透明的衬底，其中所述光信号包括预定的可见光频率的分量；以及 叠加在所述衬底上的光学多层的叠置体，用于针对小于约600纳米的 所述预定的可见光频率，以至少约40%的功率透射所述分量并且具有 每微米至少约24度的法拉第旋转。所述方法包括用于公开材料的制造 和组装的处理步骤，以及计算机程序产品包括用于执行该公开方法的 机器可执行指令。本专利技术实现了与磁光显示器和投影系统兼容的磁光材料。公开的 材料能够实现使用红、绿和蓝(RGB)原色范式的简单、高效并且经 济的多彩色显示器。附图说明图1是根据本专利技术的多层磁光光子晶体(MPC)调制系统的优选 实施例的一般表示；图2是根据本专利技术的MPC的第一具体实施例；图3是根据本专利技术的MPC的第二具体实施例；图4是根据本专利技术的MPC的第三具体实施例；图5是根据本专利技术的MPC中可替代的层设置的优选实施例；图6是用于图2结构的透射和法拉第旋转光谱的一组曲线图7是用于图3结构的透射和法拉第旋转光谱的一组曲线图；以及图8是用于图4结构的透射光谱和法拉第旋转光谱的一组曲线图。 具体实施例方式以下描述被提供用于使得本领域普通技术人员能够实施并且使 用本专利技术并且提供在专利申请及其要求的部分。对于优选实施例的各 种修改以及在此描述的一般原则和特征对于本领域普通技术人员将是 显而易见的。因此，本专利技术并不意欲限于所示的实施例，而是符合与 在此描述的原则和特征一致的最广范围。图1是根据本专利技术的多层磁光光子晶体(MPC)调制系统100的 优选实施例的一般表示。MPC调制系统100通常是具有输入侧、MPC 结构IIO和输出侧的平面结构，其中所述输入侧用于接收偏振辐射105 (例如，右旋圆偏振光或左旋圆偏振光的其中一种)，所述输出侧用 于以不同大小的偏振旋转115透射该偏振光，其中所述偏振旋转115 受到平行于辐射传播方向施加在该辐射上的磁场(B)的影响(例如， 法拉第效应)。MPC 110包括支撑N层(120i， i=l至N)特定厚度和磁光特性的 材料的衬底120，其中所述材料具有如后面将描述的所需的MPC特征。 通过适当地构造层120，可获得所需波长的输入辐射105的透射率和 回转(gyration)特性(响应所施加磁场B的偏振的测量)。可以通过许多不同方法制造MPC 110—优选实施例包括以下工艺 步骤(尽管本专利技术并不意欲限于由该步骤制成的结构)。该工艺从钆 镓石榴石(GGG)或取决于波长和层120的所需的材料特性以及成分 的其他合适的支撑衬底(例如，硅等)开始。衬底的尺寸取决于预期 的应用以及待形成在体器件(bulk device)中的像素数量一例如，在将 用于投影机系统中的MPC的优选实施例中，10mmX10mm用于128X 128像素模块以及大约100mmX50mm用于4096X2048像素模块，其 中每个像素由产生传导阵列(conductive array)的磁场环绕。当然，可以针对任意特定应用改变和修改这些尺寸。优选的制造工艺包括根据如图2、图3和图4所示的结构和波长溅射多层不同厚度的磁材料和非磁材料。尽管优选使用射频溅射产生层120，但是也可以根据具体实施的需要和要求使用其他公知的层化 技术代替所述射频溅射或与其他公知的层化技术结合使用。如将在下 面进一步说明的，该优选实施例中将每层120x设置为具有取决于透射 光的波长的厚度。还应该理解，以下典型的优选结构针对蓝光波长设 计，从而改善这些波长处的透射率和回转。在下列讨论中，我们使用 以下波长对应于蓝光、绿光和红光对于蓝光模块，^473iim;对于 绿光模块，？i=532nm;并且对于红光模块，？i=632nm。溅射是物理工艺，通过该工艺由高能离子轰击材料将固体靶材料 中的原子发射为气相。其广泛应用于薄膜沉积以及分析技术。溅射主 要通过离子与材料中的原子之间由于碰撞造成的动量交换来进行。该 工艺可以想象为原子的撞球，其中以离子(母球)撞击一大群密集的 原子(撞球)。尽管第一次碰撞将原子更深入地推进该群，但原子之 间后续的碰撞导致表面附近的一些原子被发射离开该群。每入射离子 从表面射出的原子数量称为溅射率，并且是溅射工艺效率的重要衡量 标准。溅射率还取决于入射离子的能量、离子和靶原子的质量以及固 体中原子的结合能。用于溅射工艺的离子通过在溅射装备中产生的等 离子体来提供。在实践中，可使用多种技术修改等离子体的特性，特 别是离子密度，以获得最优化的溅射条件，包括使用RF(无线电频率) 交流电、利用磁场，以及对目标应用偏置电压。发射为气相的溅射原子没有处于它们的热力学平衡状态。溅射材 料的沉积往往发生在真空室内部的所有表面上。溅射广泛应用于半导 体工业，以在集成电路处理中沉积各种材料的薄膜。对于光学应用而 言，还通过溅射在玻璃上沉积薄的增透涂膜。由于使用较低的衬底温 度，溅射是用于沉积薄膜晶体管的接触金属(contactmetal)的理想方 法。溅射最常见的产品可能是用于双层玻璃窗组件中玻璃上的低发射 率涂层。该涂层是包含银和诸如氧化锌、氧化锡或二氧化钛的金属氧 化物的多层膜。作为沉积技术，溅射的一个重要优点在于沉积的膜具有与源材料 相同的成分。由于溅射率取决于靶中原子的原子量，膜与靶材化学计8量的等同性可能是惊人的。因此，可以预料合金或混合物的一种成分 比其他成分溅射得更快，从而导致沉积中该成分增加。然而，由于仅 仅溅射表面的原子， 一种元素更快的发射将留给表面更多的其他元素， 从而有效地抵消溅射速度的差别。与热蒸发技术对比，源的一种成分 可能具有更高的蒸气压，导致沉积的膜具有与源不同的成分。溅射沉积由于其速度还具有超过分子束外延(MBE)的优点。由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：　对于光信号通常是透明的衬底，其中所述光信号包含预定的可见光频率的分量；　叠加在所述衬底上的光学多层的叠置体，用于针对小于约６００纳米的所述预定的可见光频率，以至少约４０％的功率透射所述分量并且具有每微米至少约２ ４度的法拉第旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：A格里申，K阿拉梅赫，
申请(专利权)人：ST协作有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]