1550 nm 자기광학 응용을 위한 고농도 Dy 3+ 이온이 함유된 알루미노보로실리케이트 유리의 제조 및 자기광학 특성 분석

Abstract

자기광학(magneto-optical, MO) 효과가 우수한 광학소재는 자기장센서, 광전류센서, 광 고립기(optical isolator), 그리고 광서큘레이터와 같은 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있어 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 일반적인 유리용융법을 사용하여 Dy 3+ 이온이 고농도로 함유된 알루미노보로실리케이트(alumino-borosilicate, ABS) 광학유리를 제조하고, Dy 3+ 이온 농도에 따른 ABS-Dy 유리의 열 특성, 광 특성 및 자기광학 특성을 분석하였으며 1550 nm 파장 대역에서 유리의 MO 특성을 패러데이 회전각 측정을 통하여 분석하였다. 패러데이 회전 각은 유리의 Dy 3+ 이온 농도가 증가함에 따라 선형적으로 증가하는 것으로 나타났으며, 특히 Dy 2 O 3 함량이 30 mol%인 유리는 −6.86 rad/ (T·m) 가량의 높은 베르데 상수를 갖는 것으로 확인되었다. 또한 제조된 ABS-Dy 유리는 128 ℃ 이상의 우수한 열안정성(∆T= T x − T g )과 파장대역이 각각 490–710, 1390–1560, 1800–2400 nm일 때 70% 이상의 높은 광투과특성을 보여주었다. 이상의 높은 베르데 상수와 우수한 열안정성은 본 연구에서 제안한 ABS-Dy 유리가 1550 nm MO 소자용 광학소재로 사용 가능함을 시사한다.