激光驱动迎飞跃：下一代控制光的磁性设备诞生！

2023-12-19 10:42

近日，日本研究小组的一项新的激光加热技术通过将透明磁性材料集成到光学电路中，为先进的光通信设备铺平了道路。

这一突破最近发表在《光学材料》（Optical Materials）杂志上。它对于集成磁光材料和光电路至关重要，以往在该领域这是一个长期的重大挑战。它有望在紧凑型磁光隔离器、小型化激光器、高分辨率显示器和小型光学设备方面取得进展。

激光加热透明磁性材料

具体来看，日本东北大学（Tohoku University ）和丰桥工业大学（Toyohashi University of Technology）的研究人员开发了一种利用激光加热制造透明磁性材料的新方法。

“这一成就的关键在于创造了‘铈取代钇铁石榴石’（Ce:YIG），这是一种透明的磁性材料，采用了专门的激光加热技术，”日本东北大学电子通信研究所(RIEC)副教授、该研究的合著者Taichi Goto指出，“这种方法突破了将磁光材料与光学电路集成在一起而不损坏它们的关键瓶颈——这个问题阻碍了光通信设备小型化的进步。”

光通信中的磁光隔离器

磁光隔离器对于确保稳定的光通信至关重要。它们就像交通信号灯的指挥一样，允许它们朝一个方向移动，但不能朝另一个方向移动。由于通常涉及高温过程，将这些隔离器集成到硅基光子电路中是具有挑战性的。

由于这个难题，Taichi Goto和他的同事们把注意力集中在激光退火上——一种用激光选择性地加热材料特定区域的技术。这就能够实现精确控制，只影响目标区域而不影响周围区域。

此前研究已经使用它来选择性地加热铋取代的钇铁石榴石（Bi: YIG）薄膜沉积在介电镜上。这允许Bi:YIG在不影响介电镜的情况下结晶。

然而，当使用Ce:YIG（由于其磁性和光学特性而成为光学器件的理想材料）时，问题就出现了，因为暴露在空气中会导致不必要的化学反应。

为了避免这种情况，研究人员设计了一种新的设备，在真空中加热材料，也就是说，没有空气，使用激光。这允许在不改变周围材料的情况下精确加热小区域（约60微米）。

对光学技术的影响

Goto补充称：“通过这种方法创造的透明磁性材料有望大幅推动紧凑磁光隔离器的发展，这对稳定的光通信至关重要。此外，它还为制造强大的小型化激光器、高分辨率显示器和小型光学设备开辟了道路。”