Fig.1 Diagrama de blocos do sistema de medição do efeito Faraday usando espectroscopia dual-comb. O pente de sinal (linha vermelha) passa pela amostra e é sobreposto ao pente local (linha azul). Os componentes vertical e horizontal do sinal de interferência são detectados pelos dois receptores ópticos. Aplicando campo magnético à amostra, o efeito Faraday (ângulo de rotação Faraday) é medido. Crédito:The University of Electro-Communications, Kaoru Minoshima, e NEOARK
O professor Kaoru Minoshima da University of Electro-Communications e a NEOARK Corporation tiveram sucesso na prototipagem de um dispositivo de medição de efeito magneto-óptico muito melhorado como parte do Projeto de sintetizador óptico inteligente ERATO MINOSHIMIA, no âmbito dos Programas de Pesquisa Básica Estratégica do JST. Uma exposição do protótipo do dispositivo está planejada para a Science Photonics Fair 2019, que será realizada no Museu da Ciência de 12 a 14 de novembro, 2019.
A espectroscopia de pente duplo é uma nova espectroscopia que usa dois lasers de pulso ultracurto precisamente controlados, conhecidos como pentes de frequência óptica (pentes ópticos). A espectroscopia de pente duplo oferece grandes melhorias em relação à espectroscopia de Fourier convencional em áreas, incluindo resolução, sensibilidade e tempo de medição. Até agora, a espectroscopia de pente duplo tem sido usada principalmente para espectroscopia de gás. O projeto que é o primeiro no mundo a desenvolver uma tecnologia sólida de avaliação de propriedades físicas usando espectroscopia dual-comb, demonstrou os princípios em várias medições de propriedades físicas.
Como uma primeira etapa no desenvolvimento de aplicações práticas da técnica, A professora Minoshima e seus colegas desenvolveram um dispositivo de medição de efeito magneto-óptico capaz de avaliar as características de materiais magnéticos. O sistema óptico e o sistema de detecção de sinal do protótipo foram aprimorados para atingir um desempenho de medição que excede em muito os métodos de medição convencionais.
O protótipo alcançou um grande progresso em direção à aplicação prática, apresentando uma resolução de medição de efeito magneto-óptico de 0,01 grau, uma resolução de comprimento de onda de 0,01 nanômetro, capaz de medições em alta velocidade por meio de medições em lote de todos os componentes de comprimento de onda. O protótipo é um sistema desktop, consistindo em uma unidade de medida, uma fonte de luz de pente duplo, e um controlador. O campo magnético gerado é de no máximo ± 10 quilo-Oersted.
Fig.2 Dependência do campo magnético do ângulo de rotação de Faraday medido pelo sistema de medição de efeito magneto-óptico dual-comb. Histerese magnética observada em (a) materiais magnéticos macios e (b) duros usando o sistema de pente duplo. Os pontos vermelhos e azuis são os dados medidos ao aumentar e diminuir o campo magnético, respectivamente. Crédito:The University of Electro-Communications, Kaoru Minoshima, e NEOARK
Fig.3 Protótipo do sistema de medição de efeito magneto-óptico dual-comb. (a) Fonte de luz de pente duplo com largura de 470 mm, um comprimento de 600 mm, uma altura de 180 mm, e um peso de 12 kg. (b) Unidade de medida com largura de 260 mm, um comprimento de 360 mm, uma altura de 400 mm, e um peso de 35 kg. O campo magnético máximo induzido é de ± 10 kOe. Crédito:The University of Electro-Communications, Kaoru Minoshima, e NEOARK
Além disso, com base na tecnologia de avaliação de propriedade física sólida mencionada acima, a equipe de pesquisa também desenvolveu um dispositivo de protótipo para medir o índice de refração complexo de sólidos. Uma das principais características do protótipo é sua capacidade de medir a diferença de fase da luz, além de sua relação de intensidade.
Espera-se que os dispositivos de medição que utilizam a espectroscopia dual-comb para a medição do efeito magneto-óptico e a medição do índice de refração complexo se tornem novas ferramentas importantes para a medição precisa de polarização e espectroscopia, e para o desenvolvimento de materiais. Eles continuarão com o desenvolvimento visando a comercialização em um futuro próximo.
