Учёные совершили прорыв в интеграции магнитных материалов в оптику — это открывает путь к миниатюрным лазерам и не только

Новый процесс получения прозрачных магнитных материалов с помощью лазера, разработанный японской исследовательской группой, проложит путь к созданию передовых оптических устройств связи. За счёт инновации появилась возможность интегрировать прозрачные магнитные материалы в оптические схемы. Ранее это считалось весьма сложной задачей.

Новый процесс получения прозрачного магнитного материала. Источник изображения: Taichi Goto

Исследователи из Университета Тохоку в Сендае (Япония) и Технологического университета Тойохаси в одноименном японском городе разработали новый метод создания прозрачных магнитных материалов с помощью лазерного нагрева. Это считается значительным достижением в области оптических технологий и представляет собой новый подход к интеграции магнитооптических материалов в оптические устройства. Таким образом, миниатюризация оптических устройств связи становится возможной.

«Ключ к этому достижению лежит в изготовлении прозрачного магнитного материала — иттриево-железного граната (YIG — разновидность синтетического граната, ферромагнитный материал), замещённого церием (Ce:YIG), с помощью специальной техники лазерного нагрева, — объясняет профессор Таичи Гото (Taichi Goto), ведущий автор недавнего исследования, опубликованного в журнале Optical Materials. — Этот метод решает ключевую проблему интеграции магнитооптических материалов в оптические схемы без их повреждения — проблему, которая препятствует прогрессу в миниатюризации оптических коммуникационных устройств».

Магнитооптические изоляторы необходимы для стабильной оптической связи и выступают в качестве управляющих элементов, которые могут перемещать световые сигналы в одном направлении, но не в другом. Это позволяет обеспечить стабильную симплексную связь.

Поскольку такая интеграция может быть достигнута только с помощью высокотемпературных процессов, решение этой проблемы долгое время считалось сложной задачей. Профессор Гото и его коллеги решили эту проблему с помощью лазерной закалки. Это метод, при котором определенные участки материала нагреваются лазером очень избирательно. Такой нагрев позволяет осуществлять точный контроль места нагрева, поскольку нагреваются только выбранные участки, не затрагивая окружающие области.

Кроме того, чтобы избежать химического воздействия окружающего воздуха на соответствующий материал, команда разработала новое устройство, которое нагревает материалы в вакууме с помощью лазера. Это позволит точно нагревать очень маленькие участки размером около 60 микрометров без изменения структуры окружающего материала.

Профессор Гото и его команда ожидают, что «прозрачный магнитный материал, полученный с помощью этого метода, значительно улучшит разработку компактных магнитооптических изоляторов, которые необходимы для стабильной оптической связи». Новый метод также открывает «возможности для разработки мощных миниатюрных лазеров, дисплеев высокого разрешения и небольших оптических устройств», — резюмирует профессор.