东北大学和丰桥工业大学的研究人员通过开发一种在真空中激光退火生产透明磁性材料的新方法，取得了重大进展。这一突破代表了一种将磁光材料集成到光学器件中的新方法，这是该领域长期存在的挑战。
“这一成就的关键在于使用特殊的激光处理生产'铈取代的钇铁石榴石，这是一种透明的磁性材料，”东北大学电气通信研究所副教授Taichi Goto解释说。“这种方法解决了在不损坏光电路的情况下将磁光材料集成到光电路中的核心挑战——这个问题迄今为止阻碍了光通信设备小型化的进展。
磁光隔离器对于确保稳定的光通信至关重要。它们在某种程度上调节交通的光信号，以便它们可以朝一个方向移动，但不能朝另一个方向移动。其中之一是钇-铁-石榴石化合物，其物理性质可以通过掺杂铋或铈等选定元素来调节。然而，由于相关的高温过程，将这些绝缘体集成到硅基光子电路中具有挑战性。
出于这个原因，Goto和他的同事们专注于激光退火——一种用激光选择性加热材料某些区域的技术。这样可以进行精确控制，仅影响目标区域，而不会影响周围区域。
以前的研究使用这种方法选择性地加热沉积在介电镜上的铋取代的钇-铁-石榴石层。这使得Bi：YIG可以在不影响介电水平的情况下结晶。
然而，当使用Ce：YIG时会出现问题，Ce：YIG是一种由于其磁性和光学特性而非常适合光学设备的材料，这是由于空气中不良的化学反应。
为了避免这种情况，研究人员开发了一种新设备，通过高频离子束溅射系统在真空中用激光加热沉积在石英玻璃和硅上的材料。这允许在不改变周围材料的情况下精确加热约 60 微米的小区域。
“通过这种方法生产的透明磁性材料有望显着改善紧凑型磁光绝缘体的发展，这对于稳定的光通信至关重要，”Goto说。此外，它还为高性能小型化激光器、高分辨率显示器和小型光学器件的开发提供了机会。
