Новый метод лазерного нагрева позволяет интегрировать прозрачные магнитные материалы в оптические схемы

Группа исследователей из Университета Тохоку и Технологического университета Тойохаси (Япония) успешно разработала новый метод создания прозрачных магнитных материалов с помощью лазерного нагрева, что стало революционным событием в области оптических технологий. Эта инновационная методика, результаты которой были недавно опубликованы в журнале Optical Materials, предлагает многообещающее решение давней проблемы интеграции магнитооптических материалов в оптические устройства.

Ключевой прорыв заключается в создании "Церий-замещенного иттрий-железного граната (Ce:YIG)", прозрачного магнитного материала, с помощью специализированной техники лазерного нагрева. Этот метод позволяет решить основную проблему интеграции магнитооптических материалов с оптическими схемами без их повреждения, что препятствовало развитию миниатюризации оптических коммуникационных устройств.

Магнитооптические изоляторы играют важнейшую роль в обеспечении стабильной оптической связи, выступая в роли регуляторов движения световых сигналов, позволяя им двигаться в одном направлении и одновременно блокируя их движение в противоположном направлении. Однако интеграция таких изоляторов в фотонные схемы на основе кремния была сопряжена с трудностями из-за высокотемпературных процессов.

Чтобы преодолеть эту проблему, исследователи сосредоточились на лазерном отжиге — технике, которая позволяет выборочно нагревать определенные участки материала с помощью лазера. Это позволяет точно управлять процессом, нацеливаясь только на нужные области и не затрагивая окружающие участки.

В предыдущих исследованиях лазерный отжиг использовался для выборочного нагрева пленок висмут-замещенного иттрий-железного граната (Bi:YIG), нанесенных на диэлектрическое зеркало, что позволило кристаллизовать Bi:YIG, не затрагивая зеркало. Однако при работе с Ce:YIG, который является идеальным материалом для оптических устройств благодаря своим магнитным и оптическим свойствам, воздействие воздуха приводит к нежелательным химическим реакциям.

Чтобы обойти эту проблему, исследователи разработали новое устройство, которое нагревает материалы в вакууме, исключая воздействие воздуха. Используя лазер, они смогли добиться точного нагрева небольших участков (около 60 микрометров), не изменяя окружающий материал.

Этот прорыв имеет большое значение для оптических технологий. Ожидается, что прозрачный магнитный материал, созданный с помощью этого метода, значительно улучшит разработку компактных магнитооптических изоляторов, которые имеют решающее значение для стабильной оптической связи. Кроме того, он открывает возможности для создания мощных миниатюрных лазеров, дисплеев высокого разрешения и небольших оптических устройств.

Это исследование способно произвести революцию в области оптической связи и проложить путь к созданию более совершенных и эффективных оптических устройств. Успешно интегрируя прозрачные магнитные материалы в оптические схемы, исследователи расширяют границы возможного в области оптических технологий.