Fig.1 Schema a blocchi del sistema di misurazione dell'effetto Faraday mediante spettroscopia a doppio pettine. Il pettine di segnale (linea rossa) attraversa il campione e si sovrappone al pettine locale (linea blu). Le componenti verticale e orizzontale del segnale di interferenza vengono rilevate dai due ricevitori ottici. Applicando un campo magnetico al campione, viene misurato l'effetto Faraday (angolo di rotazione di Faraday). Credito:L'Università di Elettro-Comunicazioni, Kaoru Minoshima, e NEOARK
Il professor Kaoru Minoshima della University of Electro-Communications e NEOARK Corporation è riuscito a creare un prototipo di un dispositivo di misurazione dell'effetto magneto-ottico notevolmente migliorato come parte del progetto ERATO MINOSHIMIA Intelligent Optical Synthesizer, nell'ambito dei programmi strategici di ricerca di base del JST. Una mostra del dispositivo prototipo è prevista per la Science Photonics Fair 2019 che si terrà al Museo della Scienza dal 12 al 14 novembre, 2019.
La spettroscopia a doppio pettine è una nuova spettroscopia che utilizza due laser a impulsi ultracorti controllati con precisione, noti come pettini di frequenza ottici (pettini ottici). La spettroscopia a doppio pettine offre importanti miglioramenti rispetto alla spettroscopia di Fourier convenzionale in aree tra cui risoluzione, sensibilità e tempo di misurazione. Finora, La spettroscopia a doppio pettine è stata utilizzata principalmente per la spettroscopia dei gas. Il progetto che è il primo al mondo a sviluppare una solida tecnologia di valutazione delle proprietà fisiche utilizzando la spettroscopia a doppio pettine, ha dimostrato i principi in varie misurazioni di proprietà fisiche.
Come primo passo nello sviluppo di applicazioni pratiche della tecnica, La professoressa Minoshima ei suoi colleghi hanno sviluppato un dispositivo di misurazione dell'effetto magneto-ottico in grado di valutare le caratteristiche dei materiali magnetici. Il sistema ottico e il sistema di rilevamento del segnale del prototipo sono stati migliorati per ottenere prestazioni di misurazione che superano di gran lunga i metodi di misurazione convenzionali.
Il prototipo ha compiuto importanti progressi verso l'applicazione pratica, dotato di una risoluzione di misurazione dell'effetto magneto-ottico di 0,01 gradi, una risoluzione di lunghezza d'onda di 0,01 nanometri, in grado di eseguire misurazioni ad alta velocità tramite misurazioni batch di tutti i componenti della lunghezza d'onda. Il prototipo è un sistema desktop, costituito da un'unità di misura, una sorgente luminosa a doppio pettine, e un controllore. Il campo magnetico generato è un massimo di ± 10 kilo-Oersted.
Fig.2 Dipendenza dal campo magnetico dell'angolo di rotazione di Faraday misurato dal sistema di misura dell'effetto magneto-ottico a doppio pettine. Isteresi magnetica osservata in (a) materiali magnetici morbidi e (b) duri utilizzando il sistema a doppio pettine. I punti rosso e blu sono i dati misurati quando si aumenta e si diminuisce il campo magnetico, rispettivamente. Credito:L'Università di Elettro-Comunicazioni, Kaoru Minoshima, e NEOARK
Fig.3 Prototipo del sistema di misura dell'effetto magneto-ottico a doppio pettine. (a) Sorgente luminosa a doppio pettine con una larghezza di 470 mm, una lunghezza di 600 mm, un'altezza di 180 mm, e un peso di 12 kg. (b)Unità di misura con una larghezza di 260 mm, una lunghezza di 360 mm, un'altezza di 400 mm, e un peso di 35 kg. Il campo magnetico indotto massimo è ± 10 kOe. Credito:L'Università di Elettro-Comunicazioni, Kaoru Minoshima, e NEOARK
Per di più, sulla base della tecnologia di valutazione della proprietà fisica solida sopra menzionata, il team di ricerca ha anche sviluppato un prototipo di dispositivo per misurare il complesso indice di rifrazione dei solidi. Una caratteristica importante del prototipo è la sua capacità di misurare la differenza di fase della luce oltre al suo rapporto di intensità.
Si prevede che i dispositivi di misurazione che sfruttano la spettroscopia a doppio pettine per la misurazione dell'effetto magneto-ottico e la misurazione dell'indice di rifrazione complesso diventeranno nuovi importanti strumenti per la misurazione precisa della polarizzazione e della spettroscopia, e per lo sviluppo materiale. Procederanno con lo sviluppo mirando alla commercializzazione nel prossimo futuro.
