En un avance significativo en la tecnología óptica, investigadores de la Universidad de Tohoku y la Universidad Tecnológica de Toyohashi han desarrollado un nuevo método para crear materiales magnéticos transparentes mediante calentamiento por láser. Este avance, publicado recientemente en la revista Optical Materials , presenta un enfoque novedoso para la integración de materiales magnetoópticos con dispositivos ópticos, un desafío de larga data en este campo.
"La clave de este logro radica en la creación de granate de hierro y itrio sustituido con cerio (Ce:YIG), un material magnético transparente, empleando una técnica especializada de calentamiento por láser", dice Taichi Goto, profesor asociado del Instituto de Investigación en Comunicación Eléctrica (RIEC) de la Universidad de Tohoku. y coautor del estudio. "Este método aborda el desafío clave de integrar materiales magnetoópticos con circuitos ópticos sin dañarlos, un problema que ha obstaculizado los avances en la miniaturización de dispositivos de comunicación óptica".
Los aisladores magnetoópticos son vitales para garantizar una comunicación óptica estable. Actúan como directores de tráfico para las señales luminosas, lo que les permite moverse en una dirección pero no en la otra. La integración de estos aisladores en circuitos fotónicos basados en silicio es un desafío debido a los procesos de alta temperatura que normalmente implican.
Como resultado de este enigma, Goto y sus colegas centraron su atención en el recocido por láser, una técnica que calienta selectivamente áreas específicas de un material mediante láser. Esto permite un control preciso, influyendo solo en las regiones objetivo sin afectar las áreas circundantes.
Estudios anteriores habían utilizado esto para calentar selectivamente películas de granate de hierro ytrio sustituido con bismuto (Bi:YIG) depositadas en un espejo dieléctrico. Esto permite que Bi:YIG cristalice sin afectar el espejo dieléctrico.
Sin embargo, cuando se trabaja con Ce:YIG, un material ideal para dispositivos ópticos debido a sus propiedades magnéticas y ópticas, surgen problemas porque la exposición al aire produce reacciones químicas no deseadas.
Para evitarlo, los investigadores diseñaron un nuevo dispositivo que calienta materiales al vacío, es decir, sin aire, mediante un láser. Esto permitió calentar con precisión áreas pequeñas (aproximadamente 60 micrómetros) sin alterar el material circundante.
"Se espera que el material magnético transparente creado mediante este método mejore significativamente el desarrollo de aisladores magnetoópticos compactos, cruciales para una comunicación óptica estable", afirma Goto. "Además, abre vías para la creación de potentes láseres miniaturizados, pantallas de alta resolución y pequeños dispositivos ópticos".
Más información: Hibiki Miyashita et al, Recocido por láser al vacío de películas magnetoópticas de granate de hierro-itrio sustituidas con cerio, Materiales ópticos (2023). DOI:10.1016/j.optmat.2023.114530
Proporcionado por la Universidad de Tohoku
