近日，日本研究小組的一項新的激光加熱技術(shù)通過將透明磁性材料集成到光學電路中，為先進的光通信設備鋪平了道路。

這一突破最近發(fā)表在《光學材料》（Optical Materials）雜志上。它對于集成磁光材料和光電路至關(guān)重要，以往在該領(lǐng)域這是一個長期的重大挑戰(zhàn)。它有望在緊湊型磁光隔離器、小型化激光器、高分辨率顯示器和小型光學設備方面取得進展。

激光加熱透明磁性材料

具體來看，日本東北大學（Tohoku University ）和豐橋工業(yè)大學（Toyohashi University of Technology）的研究人員開發(fā)了一種利用激光加熱制造透明磁性材料的新方法。 “這一成就的關(guān)鍵在于創(chuàng)造了‘鈰取代釔鐵石榴石’（Ce:YIG），這是一種透明的磁性材料，采用了專門的激光加熱技術(shù)，”日本東北大學電子通信研究所（RIEC）副教授、該研究的合著者Taichi Goto指出，“這種方法突破了將磁光材料與光學電路集成在一起而不損壞它們的關(guān)鍵瓶頸——這個問題阻礙了光通信設備小型化的進步。”

光通信中的磁光隔離器

磁光隔離器對于確保穩(wěn)定的光通信至關(guān)重要。它們就像交通信號燈的指揮一樣，允許它們朝一個方向移動，但不能朝另一個方向移動。由于通常涉及高溫過程，將這些隔離器集成到硅基光子電路中是具有挑戰(zhàn)性的。

由于這個難題，Taichi Goto和他的同事們把注意力集中在激光退火上——一種用激光選擇性地加熱材料特定區(qū)域的技術(shù)。這就能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制，只影響目標區(qū)域而不影響周圍區(qū)域。 此前研究已經(jīng)使用它來選擇性地加熱鉍取代的釔鐵石榴石（Bi： YIG）薄膜沉積在介電鏡上。這允許Bi:YIG在不影響介電鏡的情況下結(jié)晶。

然而，當使用Ce:YIG（由于其磁性和光學特性而成為光學器件的理想材料）時，問題就出現(xiàn)了，因為暴露在空氣中會導致不必要的化學反應。

為了避免這種情況，研究人員設計了一種新的設備，在真空中加熱材料，也就是說，沒有空氣，使用激光。這允許在不改變周圍材料的情況下精確加熱小區(qū)域（約60微米）。

對光學技術(shù)的影響

Goto補充稱：“通過這種方法創(chuàng)造的透明磁性材料有望大幅推動緊湊磁光隔離器的發(fā)展，這對穩(wěn)定的光通信至關(guān)重要。此外，它還為制造強大的小型化激光器、高分辨率顯示器和小型光學設備開辟了道路。”

審核編輯：黃飛