Учени са направили голям пробив в интегрирането на магнитни материали в оптични устройства

Нов процес за производство на прозрачни магнитни материали с помощта на лазер, разработен от японски изследователски екип ще проправи пътя за усъвършенствани оптични комуникационни устройства. Нововъведението дава възможност за интегриране на прозрачни магнитни материали в оптични вериги. Досега това се считаше за много трудна задача.

Изследователи от Университета Тохоку в Сендай, Япония и Технологичния университет в Тойохаши са разработили нов метод за създаване на прозрачни магнитни материали с помощта на лазерно нагряване. Това се счита за значителен напредък в оптичните технологии и представлява нов подход за интегриране на магнито-оптични материали в оптични устройства. По този начин става възможно миниатюризирането на оптичните комуникационни устройства.

„Ключът към това постижение се крие в изработването на прозрачен магнитен материал, наречен итриево-железен гранат (YIG – вид синтетичен гранат, феромагнитен материал), заменен с церий (Ce), с помощта на специална техника за лазерно нагряване“,

обяснява професор Тайчи Гото, водещ автор на неотдавнашното изследване, публикувано в списание Optical Materials

Този метод решава ключовия проблем за интегриране на магнито-оптични материали в оптични вериги без да ги уврежда – проблем, който възпрепятства напредъка в миниатюризацията на оптичните комуникационни устройства.

Магнито-оптичните изолатори са от съществено значение за стабилната оптична комуникация и действат като контролни елементи, които могат да преместват светлинни сигнали в едната посока, но не и в другата. Това позволява стабилна симплексна комуникация.

Тъй като тази интеграция може да се постигне само чрез високотемпературни процеси, решаването на този проблем отдавна се счита за предизвикателство. Професор Гото и неговите колеги са решили този проблем с помощта на лазерно закаляване. Това е метод, при който определени области от даден материал се нагряват много селективно с лазер. Това нагряване позволява прецизен контрол на мястото на нагряване, тъй като се нагряват само избраните области, без да се засягат околните.

Освен това, за да се избегне химическото въздействие на околния въздух върху въпросния материал, екипът е разработил ново устройство, което нагрява материали във вакуум с помощта на лазер. Това ще позволи прецизно нагряване на много малки области от около 60 микрометра без да се променя структурата на околния материал.

Професор Гото и неговият екип очакват, че „прозрачният магнитен материал, произведен по този метод, ще подобри значително разработването на компактни магнито-оптични изолатори, които са от съществено значение за стабилните оптични комуникации“. Новият метод също така открива „възможности за разработване на миниатюрни лазери с висока мощност, дисплеи с висока резолюция и малки оптични устройства“, обобщава професорът.