Os pesquisadores desenvolveram um novo método para criar materiais magnéticos transparentes usando aquecimento a laser. Este avanço é crucial para a integração de materiais magneto-ópticos com circuitos ópticos, um grande desafio na área. Ele promete avanços em isoladores magnetoópticos compactos, lasers miniaturizados, monitores de alta resolução e pequenos dispositivos ópticos. Crédito: SciTechDaily.com
Uma nova técnica de aquecimento a laser desenvolvida por uma equipe de pesquisa japonesa abre caminho para dispositivos avançados de comunicação óptica, permitindo a integração de materiais magnéticos transparentes em circuitos ópticos.
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. Este avanço, publicado recentemente na revista Optical Materials, apresenta uma nova abordagem para a integração de materiais magneto-ópticos com dispositivos ópticos, um desafio de longa data na área.
“A chave para essa conquista está na criação de ‘Garnet de ítrio-ferro substituída por cério (Ce:YIG)’, um material magnético transparente, empregando uma técnica especializada de aquecimento a laser”, aponta 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 dificultado os avanços na miniaturização de dispositivos de comunicação óptica.”
Configuração de aquecimento a laser para preparar um material magnético transparente. Crédito: Taichi Goto et al.
Isoladores Magneto-Ópticos em 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.
Implicações para a tecnologia óptica
“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”, acrescenta Goto. “Além disso, abre caminhos para a criação de poderosos lasers miniaturizados, monitores de alta resolução e pequenos dispositivos ópticos.”
Referência: “Recozimento a laser a vácuo de filmes de granada de ítrio e ferro substituídos por cério magnetoóptico” por Hibiki Miyashita, Yuki Yoshihara, Kanta Mori, Takumi Koguchi, Pang Boey Lim, Mitsuteru Inoue, Kazushi Ishiyama e Taichi Goto, 14 de novembro de 2023, Materiais Ópticos.
DOI: 10.1016/j.optmat.2023.114530
