Em um avanço significativo na tecnologia óptica, pesquisadores da Universidade de Tohoku e da Universidade de Tecnologia de Toyohashi desenvolveram um novo método para criar materiais magnéticos transparentes usando aquecimento a laser. Esta descoberta, publicada recentemente na revista Optical Materials , apresenta uma nova abordagem para integração de materiais magneto-ópticos com dispositivos ópticos, um desafio de longa data na área.



"A chave para esta conquista está na criação de granada de ítrio-ferro substituída por cério (Ce:YIG), um material magnético transparente, empregando uma técnica especializada de aquecimento a laser", diz Taichi Goto, professor associado do Instituto de Pesquisa de Comunicação Elétrica da Universidade de Tohoku (RIEC). e coautor do estudo. "Este método aborda o principal desafio de integrar materiais magneto-ópticos com circuitos ópticos sem danificá-los - um problema que tem impedido os avanços na miniaturização de dispositivos de comunicação óptica."

Os isoladores magneto-ópticos são vitais para garantir uma comunicação óptica estável. Eles agem como diretores de tráfego para sinais luminosos, permitindo-lhes mover-se em uma direção, mas não na outra. A integração desses isoladores em circuitos fotônicos baseados em silício é um desafio devido aos processos de alta temperatura normalmente envolvidos.

Como resultado desse enigma, Goto e seus colegas concentraram sua atenção no recozimento a laser – uma técnica que aquece seletivamente áreas específicas de um material por laser. Isto permite um controle preciso, influenciando apenas as regiões alvo sem afetar as áreas circundantes.

Estudos anteriores usaram isso para aquecer seletivamente filmes de granada de ítrio e ferro substituídos por bismuto (Bi:YIG) depositados em um espelho dielétrico. Isso permite que o Bi:YIG cristalize sem afetar o espelho dielétrico.

Porém, ao trabalhar com Ce:YIG, um material ideal para dispositivos ópticos devido às suas propriedades magnéticas e ópticas, surgem problemas porque a exposição ao ar resulta em reações químicas indesejadas.

Para evitar isso, os pesquisadores desenvolveram um novo dispositivo que aquece materiais no vácuo, ou seja, sem ar, por meio de um laser. Isto permitiu o aquecimento preciso de pequenas áreas (cerca de 60 micrômetros) sem alterar o material circundante.

“Espera-se que o material magnético transparente criado através deste método melhore significativamente o desenvolvimento de isoladores magneto-ópticos compactos, cruciais para uma comunicação óptica estável”, diz Goto. "Além disso, abre caminhos para a criação de poderosos lasers miniaturizados, monitores de alta resolução e pequenos dispositivos ópticos."

Mais informações: Hibiki Miyashita et al, Recozimento a laser a vácuo de filmes magnetoópticos de granada de ítrio e ferro substituídos por cério, Materiais Ópticos (2023). DOI:10.1016/j.optmat.2023.114530
Fornecido pela Universidade Tohoku