In un significativo progresso nella tecnologia ottica, i ricercatori dell’Università di Tohoku e dell’Università di Tecnologia di Toyohashi hanno sviluppato un nuovo metodo per creare materiali magnetici trasparenti utilizzando il riscaldamento laser. Questa svolta, recentemente pubblicata sulla rivista Optical Materials , presenta un nuovo approccio all'integrazione di materiali magneto-ottici con dispositivi ottici, una sfida di lunga data nel settore.
"La chiave di questo risultato sta nella creazione del granato di ittrio-ferro sostituito con cerio (Ce:YIG), un materiale magnetico trasparente, utilizzando una tecnica di riscaldamento laser specializzata", afferma Taichi Goto, professore associato presso l'Electric Communication Research Institute (RIEC) dell'Università di Tohoku. e coautore dello studio. "Questo metodo affronta la sfida chiave dell'integrazione di materiali magneto-ottici con circuiti ottici senza danneggiarli, un problema che ha ostacolato i progressi nella miniaturizzazione dei dispositivi di comunicazione ottica."
Gli isolatori magneto-ottici sono vitali per garantire una comunicazione ottica stabile. Agiscono come direttori del traffico per i segnali luminosi, consentendo loro di muoversi in una direzione ma non nell'altra. L'integrazione di questi isolatori nei circuiti fotonici a base di silicio è impegnativa a causa dei processi ad alta temperatura generalmente coinvolti.
Come risultato di questo enigma, Goto e i suoi colleghi hanno concentrato la loro attenzione sulla ricottura laser, una tecnica che riscalda selettivamente aree specifiche di un materiale mediante laser. Ciò consente un controllo preciso, influenzando solo le regioni target senza influenzare le aree circostanti.
Studi precedenti lo avevano utilizzato per riscaldare selettivamente pellicole di granato di ferro ittrio sostituito con bismuto (Bi:YIG) depositate su uno specchio dielettrico. Ciò consente al Bi:YIG di cristallizzare senza influenzare lo specchio dielettrico.
Tuttavia, quando si lavora con Ce:YIG, un materiale ideale per dispositivi ottici grazie alle sue proprietà magnetiche e ottiche, sorgono problemi perché l'esposizione all'aria provoca reazioni chimiche indesiderate.
Per evitare ciò, i ricercatori hanno progettato un nuovo dispositivo che riscalda i materiali nel vuoto, cioè senza aria, utilizzando un laser. Ciò ha consentito il riscaldamento preciso di piccole aree (circa 60 micrometri) senza alterare il materiale circostante.
"Si prevede che il materiale magnetico trasparente creato con questo metodo migliorerà in modo significativo lo sviluppo di isolatori magneto-ottici compatti, cruciali per una comunicazione ottica stabile", afferma Goto. "Inoltre, apre strade per la creazione di potenti laser miniaturizzati, display ad alta risoluzione e piccoli dispositivi ottici."
Ulteriori informazioni: Hibiki Miyashita et al, Ricottura laser sotto vuoto di pellicole magnetoottiche di granato di ferro ittrio sostituite con cerio, Materiali ottici (2023). DOI:10.1016/j.optmat.2023.114530
Fornito dall'Università di Tohoku
