Лазерно устройство за посрещане на скока: Родено е следващото поколение магнитни устройства за управление на светлината!

Наскоро нова технология за лазерно нагряване от японска изследователска група проправи пътя за усъвършенствани оптични комуникационни устройства чрез интегриране на прозрачни магнитни материали в оптични вериги.
Пробивът беше публикуван наскоро в списанието Optical Materials. Това е от решаващо значение за интегрирането на магнитооптични материали и оптични вериги, което отдавна е голямо предизвикателство в тази област. Той обещава напредък в компактните магнитооптични изолатори, миниатюризирани лазери, дисплеи с висока разделителна способност и малки оптични устройства.
Лазерно нагряване на прозрачни магнитни материали
По-конкретно, изследователи от университета Тохоку (Япония) и Технологичния университет Тойохаши (Япония) са разработили нов метод за производство на прозрачни магнитни материали с помощта на лазерно нагряване.
"Ключът към това постижение е създаването на" церий-заместен итриев железен гранат "(Ce:YIG), прозрачен магнитен материал, използвайки специализирана техника за лазерно нагряване", каза Тайчи Кавазаки, доцент в Изследователския институт по електроника и Комуникация (RIEC) в университета Тохоку и съавтор на изследването. Тайчи Гото, съавтор на изследването, отбеляза: „Този ​​подход преодолява критичното затруднение на интегрирането на магнитооптични материали с оптични вериги, без да ги поврежда – проблем, който възпрепятства напредъка в миниатюризацията на оптичните комуникационни устройства.“
Магнитооптични изолатори в оптичните комуникации
Магнитооптичните изолатори са критични за осигуряване на стабилни оптични комуникации. Те действат като проводник за пътните сигнали, позволявайки им да се движат в едната посока, но не и в другата. Интегрирането на тези изолатори в базирани на силиций фотонни вериги е предизвикателство поради обикновено включените високотемпературни процеси.
Поради тази трудност Тайчи Гото и колегите му съсредоточиха вниманието си върху лазерното отгряване - техника, която използва лазер за селективно нагряване на определени области от материал. Това позволява прецизен контрол, засягащ само целевата област, но не и околността.
Предишни изследвания са го използвали за селективно нагряване на филми от итриев железен гранат (Bi: YIG), заместени с бисмут, отложени върху диелектрични огледала. Това позволи на Bi:YIG да кристализира, без да се засяга диелектричното огледало.
Въпреки това възникнаха проблеми при използването на Ce:YIG (идеален материал за оптични устройства поради неговите магнитни и оптични свойства), тъй като излагането на въздух може да доведе до нежелани химични реакции.
За да избегнат това, изследователите създадоха ново устройство, което нагрява материала във вакуум, тоест без въздух, с помощта на лазер. Това позволява малки зони (около 60 микрометра) да бъдат нагрявани прецизно, без да се променя околният материал.
Последици за оптичната технология
Гото добавя: „Прозрачният магнитен материал, създаден чрез този метод, се очаква значително да напредне в развитието на компактни магнито-оптични изолатори, които са от съществено значение за стабилни оптични комуникации. В допълнение, той отваря пътя за производството на мощни миниатюрни лазери, високи -дисплеи с разделителна способност и малки оптични устройства."