Fig.1 Schéma fonctionnel du système de mesure de l'effet Faraday utilisant la spectroscopie à double peigne. Le peigne signal (ligne rouge) traverse l'échantillon et se superpose au peigne local (ligne bleue). Les composantes verticale et horizontale du signal d'interférence sont détectées par les deux récepteurs optiques. Application d'un champ magnétique à l'échantillon, l'effet Faraday (angle de rotation Faraday) est mesuré. Crédit :L'Université des Electro-Communications, Kaoru Minoshima, et NEOARK
Le professeur Kaoru Minoshima de l'Université d'électrocommunications et NEOARK Corporation ont réussi à prototyper un dispositif de mesure d'effet magnéto-optique grandement amélioré dans le cadre du projet de synthétiseur optique intelligent ERATO MINOSHIMIA, dans le cadre des programmes stratégiques de recherche fondamentale JST. Une exposition de l'appareil prototype est prévue pour le Science Photonics Fair 2019 qui se tiendra au Science Museum du 12 au 14 novembre, 2019.
La spectroscopie à double peigne est une nouvelle spectroscopie qui utilise deux lasers à impulsion ultracourte contrôlés avec précision, appelés peignes de fréquence optique (peignes optiques). La spectroscopie à double peigne offre des améliorations majeures par rapport à la spectroscopie de Fourier conventionnelle dans des domaines tels que la résolution, sensibilité et temps de mesure. Jusqu'ici, la spectroscopie à double peigne a été principalement utilisée pour la spectroscopie des gaz. Le projet qui est le premier au monde à développer une technologie solide d'évaluation des propriétés physiques par spectroscopie à double peigne, a démontré les principes dans diverses mesures de propriétés physiques.
Comme première étape dans le développement d'applications pratiques de la technique, Le professeur Minoshima et ses collègues ont développé un dispositif de mesure d'effet magnéto-optique capable d'évaluer les caractéristiques des matériaux magnétiques. Le système optique et le système de détection de signal du prototype ont été améliorés pour atteindre des performances de mesure qui dépassent largement les méthodes de mesure conventionnelles.
Le prototype a réalisé des progrès majeurs vers l'application pratique, présentant une résolution de mesure d'effet magnéto-optique de 0,01 degré, une résolution en longueur d'onde de 0,01 nanomètre, capable d'effectuer des mesures à grande vitesse grâce à des mesures par lots de toutes les composantes de longueur d'onde. Le prototype est un système de bureau, constitué d'une unité de mesure, une source lumineuse à double peigne, et un contrôleur. Le champ magnétique généré est au maximum de ± 10 kilo-Oersted.
Fig.2 Dépendance du champ magnétique de l'angle de rotation de Faraday mesuré par le système de mesure d'effet magnéto-optique à double peigne. Hystérésis magnétique observée dans (a) des matériaux magnétiques doux et (b) durs en utilisant le système à double peigne. Les points rouges et bleus sont les données mesurées lors de l'augmentation et de la diminution du champ magnétique, respectivement. Crédit :L'Université des Electro-Communications, Kaoru Minoshima, et NEOARK
Fig.3 Prototype du système de mesure d'effet magnéto-optique à double peigne. (a) Source lumineuse à double peigne d'une largeur de 470 mm, une longueur de 600 mm, une hauteur de 180 mm, et un poids de 12 kg. (b)Unité de mesure d'une largeur de 260 mm, une longueur de 360 mm, une hauteur de 400 mm, et un poids de 35 kg. Le champ magnétique induit maximum est de ± 10 kOe. Crédit :L'Université des Electro-Communications, Kaoru Minoshima, et NEOARK
Par ailleurs, sur la base de la technologie d'évaluation de propriété physique solide mentionnée ci-dessus, l'équipe de recherche a également développé un prototype d'appareil pour mesurer l'indice de réfraction complexe des solides. Une caractéristique majeure du prototype est sa capacité à mesurer la différence de phase de la lumière en plus de son rapport d'intensité.
Les dispositifs de mesure utilisant la spectroscopie à double peigne pour la mesure de l'effet magnéto-optique et la mesure complexe de l'indice de réfraction devraient devenir de nouveaux outils importants pour la mesure précise de la polarisation et de la spectroscopie, et pour le développement matériel. Ils procéderont au développement visant la commercialisation dans un proche avenir.
