釔鐵石榴石 磁光材料與光通訊的未來

編譯/高晟鈞

「這項突破是朝著開發下一代控制光的磁性裝置邁出的一大步。」東北大學副教授Taichi Goto說道。

來自Taichi教授與他的團隊成功開發出一種利用雷射加熱製造透明材料的新方法。(圖/截取自東北大學官網)

近日,來自Taichi教授與他的團隊成功開發出一種利用雷射加熱製造透明材料的新方法,有望突破磁光材料與光通訊長期以來面臨的挑戰。

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磁光隔離器的困境

磁光隔離器(Magneto-optical isolators)對於保持光通訊的穩定性至關重要。簡單來說,他們扮演著燈光訊號的交通指揮員,限制他們只能朝單一方向移動。而這種元件的製造涉及高溫工藝,因此將這些隔離器整合到矽基光子電路中十分困難。

因此,Taichi博士將精力集中在一種名為雷射退火(Laser Annealing)的技術上。雷射退火是利用聚焦後的小面積高能量雷射光,對晶片背部或特定區域來加熱材料。

釔鐵石榴石

釔鐵石榴石是一種合成石榴石,具有很高的韋爾代常數,因此有強烈的法拉第效應。另一方面,釔鐵石榴石在電子自旋共振中的線寬非常小,使其可以用於超導體中的磁光成像。

先前的研究大多使用選擇性加熱沉積,在介質鏡(或稱冷光鏡,反射除了紅外線頻寬的所有光)使用「鉍」取代釔鐵石榴石薄膜。這種方法可以使釔鐵石榴石薄產生結晶卻不影響介質鏡。然而,這種材料卻會因為暴露在空氣中,而產生不必要的化學反應。

為了避免這種情況,研究人員設計了一種新設備,可以使用雷射在完全真空的環境下加熱材料。搭配設雷射退火技術的使用,使他們能夠在不改變周圍材料的狀況下,精確地加熱小區域。

這種方法解決了將磁光材料與光電路的難題,成功整合兩者而不損壞它們。這將為創建強大的小型雷射、高解析度顯示器和小型光學設備奠定扎實的基礎。

資料來源:Innovation

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