基于YIG材料的单向近零折射率模式在相位调控、慢波及微波诊疗中的应用

摘要

目的 近零折射率（index near zero,INZ）模式在光通信和物理诊疗等领域展现出巨大应用潜力，但其调制通常依赖复杂的实验手段，这限制了其更广泛的应用。因此，设计并验证灵活可调的INZ模式及其应用场景在当下尤为重要。方法 本研究提出两种基于钇铁石榴石（yttrium iron garnet,YIG）的亚波长磁光单向波导，通过理论分析波导结构中表面模式的色散曲线与波导参数的关系，明确调控INZ模式的理论并通过有限元法等技术验证理论结果。结果 研究发现了新颖的宽带可调谐INZ模式。这些模式的频率明确依赖于外部磁场，具有可预测且精确可调的特性。基于此，本团队通过简单调控外部磁场，设计了宽带可调谐全光相位调控器及一种慢波INZ装置，并创新性地提出了一种基于可调控INZ模式的微波热疗理论。结论 本团队设计的单向波导中的INZ模式具有可调控性和宽带的特性，利用单向INZ模式实现的功能器件为小型化全光通信和计算提供了新的可能性，也可用于如非介入式可控微波热疗等医疗领域。

关键词

近零折射率 / 磁光单向波导 / 钇铁石榴石 / 相位调控器 / 有限元法