Dans le cadre d'une avancée significative dans la technologie optique, des chercheurs de l'Université de Tohoku et de l'Université de technologie de Toyohashi ont développé une nouvelle méthode pour créer des matériaux magnétiques transparents à l'aide du chauffage laser. Cette avancée, récemment publiée dans la revue Optical Materials , présente une nouvelle approche pour intégrer des matériaux magnéto-optiques à des dispositifs optiques, un défi de longue date dans le domaine.
"La clé de cette réussite réside dans la création d'un grenat d'yttrium et de fer substitué au cérium (Ce:YIG), un matériau magnétique transparent, utilisant une technique de chauffage laser spécialisée", explique Taichi Goto, professeur associé à l'Institut de recherche sur les communications électriques (RIEC) de l'Université de Tohoku. et co-auteur de l'étude. "Cette méthode relève le défi clé de l'intégration de matériaux magnéto-optiques avec des circuits optiques sans les endommager, un problème qui a entravé les progrès dans la miniaturisation des dispositifs de communication optiques."
Les isolateurs magnéto-optiques sont essentiels pour garantir une communication optique stable. Ils agissent comme des indicateurs de circulation pour les signaux lumineux, leur permettant de se déplacer dans un sens mais pas dans l'autre. L'intégration de ces isolateurs dans des circuits photoniques à base de silicium est un défi en raison des processus à haute température généralement impliqués.
En raison de cette énigme, Goto et ses collègues ont concentré leur attention sur le recuit au laser, une technique qui chauffe sélectivement des zones spécifiques d'un matériau au laser. Cela permet un contrôle précis, influençant uniquement les régions ciblées sans affecter les zones environnantes.
Des études antérieures l'avaient utilisé pour chauffer sélectivement des films de grenat d'yttrium et de fer substitué par le bismuth (Bi:YIG) déposés sur un miroir diélectrique. Cela permet au Bi:YIG de cristalliser sans affecter le miroir diélectrique.
Cependant, lorsque l'on travaille avec du Ce:YIG, un matériau idéal pour les dispositifs optiques en raison de ses propriétés magnétiques et optiques, des problèmes surviennent car l'exposition à l'air entraîne des réactions chimiques indésirables.
Pour éviter cela, les chercheurs ont conçu un nouveau dispositif qui chauffe les matériaux sous vide, c'est-à-dire sans air, à l'aide d'un laser. Cela a permis de chauffer avec précision de petites zones (environ 60 micromètres) sans altérer le matériau environnant.
"Le matériau magnétique transparent créé grâce à cette méthode devrait améliorer considérablement le développement d'isolateurs magnéto-optiques compacts, essentiels à une communication optique stable", explique Goto. "De plus, cela ouvre la voie à la création de puissants lasers miniaturisés, d'écrans haute résolution et de petits appareils optiques."
Plus d'informations : Hibiki Miyashita et al, Recuit laser sous vide de films magnéto-optiques de grenat d'yttrium et de fer substitué par cérium, Matériaux optiques (2023). DOI :10.1016/j.optmat.2023.114530
Fourni par l'Université du Tohoku
