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近日，日本研究小組的一項(xiàng)新的激光加熱技術(shù)通過將透明磁性材料集成到光學(xué)電路中，為先進(jìn)的光通信設(shè)備鋪平了道路。
這一突破最近發(fā)表在《光學(xué)材料》(Optical Materials)雜志上。它對(duì)于集成磁光材料和光電路至關(guān)重要，以往在該領(lǐng)域這是一個(gè)長期的重大挑戰(zhàn)。它有望在緊湊型磁光隔離器、小型化激光器、高分辨率顯示器和小型光學(xué)設(shè)備方面取得進(jìn)展。
激光加熱透明磁性材料
具體來看，日本東北大學(xué)(Tohoku University )和豐橋工業(yè)大學(xué)(Toyohashi University of Technology)的研究人員開發(fā)了一種利用激光加熱制造透明磁性材料的新方法。
“這一成就的關(guān)鍵在于創(chuàng)造了‘鈰取代釔鐵石榴石’(Ce:YIG)，這是一種透明的磁性材料，采用了專門的激光加熱技術(shù)，”日本東北大學(xué)電子通信研究所(RIEC)副教授、該研究的合著者Taichi Goto指出，“這種方法突破了將磁光材料與光學(xué)電路集成在一起而不損壞它們的關(guān)鍵瓶頸——這個(gè)問題阻礙了光通信設(shè)備小型化的進(jìn)步。”
光通信中的磁光隔離器
磁光隔離器對(duì)于確保穩(wěn)定的光通信至關(guān)重要。它們就像交通信號(hào)燈的指揮一樣，允許它們朝一個(gè)方向移動(dòng)，但不能朝另一個(gè)方向移動(dòng)。由于通常涉及高溫過程，將這些隔離器集成到硅基光子電路中是具有挑戰(zhàn)性的。
由于這個(gè)難題，Taichi Goto和他的同事們把注意力集中在激光退火上——一種用激光選擇性地加熱材料特定區(qū)域的技術(shù)。這就能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，只影響目標(biāo)區(qū)域而不影響周圍區(qū)域。
此前研究已經(jīng)使用它來選擇性地加熱鉍取代的釔鐵石榴石(Bi: YIG)薄膜沉積在介電鏡上。這允許Bi:YIG在不影響介電鏡的情況下結(jié)晶。
然而，當(dāng)使用Ce:YIG(由于其磁性和光學(xué)特性而成為光學(xué)器件的理想材料)時(shí)，問題就出現(xiàn)了，因?yàn)楸┞对诳諝庵袝?huì)導(dǎo)致不必要的化學(xué)反應(yīng)。
為了避免這種情況，研究人員設(shè)計(jì)了一種新的設(shè)備，在真空中加熱材料，也就是說，沒有空氣，使用激光。這允許在不改變周圍材料的情況下精確加熱小區(qū)域(約60微米)。
對(duì)光學(xué)技術(shù)的影響
Goto補(bǔ)充稱：“通過這種方法創(chuàng)造的透明磁性材料有望大幅推動(dòng)緊湊磁光隔離器的發(fā)展，這對(duì)穩(wěn)定的光通信至關(guān)重要。此外，它還為制造強(qiáng)大的小型化激光器、高分辨率顯示器和小型光學(xué)設(shè)備開辟了道路。”
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