Reimaginando o efeito do diodo óptico para melhorar a eficiência do isolador óptico
As setas indicam a direção em que a luz viaja, e o tamanho do cilindro indica a intensidade da luz. A intensidade da luz transmitida através de um material magnético (a placa cinza) muda quando a direção do deslocamento da luz é invertida. Crédito:Universidade Metropolitana de Osaka No centro da conectividade global à Internet, as comunicações ópticas constituem uma base indispensável. A chave para esta base são os isoladores ópticos, criados pela combinação de vários componentes.
O resultado é uma estrutura complexa que transmite luz em apenas uma direção, para evitar danos aos lasers e minimizar o ruído, evitando a inversão da luz.
No entanto, alguns materiais magnéticos têm um efeito de diodo óptico – uma absorção não convencional e não recíproca de luz manifestada pelo próprio material. Este efeito leva a uma mudança na transmitância dependendo da direção em que a luz viaja. Se este fenômeno puder ser potencializado, espera-se que os isoladores ópticos possam se tornar mais compactos e eficientes.
Uma equipe de pesquisadores liderada pelo professor associado Kenta Kimura, da Escola de Pós-Graduação em Engenharia da Universidade Metropolitana de Osaka, investigou o fenômeno da absorção óptica não recíproca no antiferromagneto magnetoelétrico LiNiPO4 em comprimentos de onda infravermelhos de ondas curtas.
Suas descobertas foram publicadas em Physical Review Letters .
Seus resultados mostraram que o coeficiente de absorção difere por um fator de dois ou mais quando a direção de propagação da luz é invertida. Esta grande absorção não recíproca é atribuída às propriedades magnéticas do níquel divalente (Ni
2
+
) íons. Além disso, os pesquisadores demonstraram que é possível alternar o efeito do diodo óptico com um campo magnético aplicado de forma não volátil.
"O efeito do diodo óptico é um assunto interessante de estudo porque é um fenômeno tão pouco convencional que está muito distante do bom senso e tem potencial para realizar aplicações inesperadas. No entanto, ainda existem muitos problemas no momento, como as baixas temperaturas operacionais ”, explicou o professor Kenta Kimura.
"No entanto, esta pesquisa demonstrou a utilidade de compostos contendo níquel, o que expandiu bastante o escopo da seleção de materiais. Com base nesse conhecimento, continuaremos o desenvolvimento de materiais que apresentem um efeito de diodo óptico de maior desempenho."
Mais informações: Kenta Kimura et al, Comutação não volátil de grande absorção óptica não recíproca em comprimentos de onda infravermelhos de ondas curtas, Cartas de revisão física (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.036901 Informações do diário: Cartas de revisão física
Fornecido pela Universidade Metropolitana de Osaka
