Les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour créer des matériaux magnétiques transparents à l’aide du chauffage laser. Cette avancée est cruciale pour intégrer les matériaux magnéto-optiques aux circuits optiques, un défi majeur dans le domaine. Il promet des progrès dans les isolateurs magnéto-optiques compacts, les lasers miniaturisés, les écrans haute résolution et les petits dispositifs optiques. Crédit : Issues.fr.com
Une nouvelle technique de chauffage laser mise au point par une équipe de recherche japonaise ouvre la voie à des dispositifs de communication optique avancés en permettant l’intégration de matériaux magnétiques transparents dans des circuits optiques.
Dans le cadre d’une avancée significative dans la technologie optique, des chercheurs de l’Université de Tohoku et de l’Université de technologie de Toyohashi ont développé une nouvelle méthode pour créer des matériaux magnétiques transparents à l’aide du chauffage laser. Cette avancée, récemment publiée dans la revue Optical Materials, présente une nouvelle approche pour intégrer des matériaux magnéto-optiques aux dispositifs optiques, un défi de longue date dans le domaine.
« La clé de cette réussite réside dans la création du ‘Grenat de fer et d’yttrium substitué par du cérium (Ce:YIG)’, un matériau magnétique transparent, employant une technique spécialisée de chauffage au laser », souligne Taichi Goto, professeur agrégé à l’Institut de recherche sur les communications électriques de l’Université de Tohoku. (RIEC) et co-auteur de l’étude. « Cette méthode relève le défi clé de l’intégration de matériaux magnéto-optiques avec des circuits optiques sans les endommager – un problème qui a entravé les progrès dans la miniaturisation des dispositifs de communication optiques. »
Installation de chauffage laser pour préparer un matériau magnétique transparent. Crédit : Taichi Goto et al.
Isolateurs magnéto-optiques dans la communication optique
Les isolateurs magnéto-optiques sont essentiels pour garantir une communication optique stable. Ils agissent comme des indicateurs de circulation pour les signaux lumineux, leur permettant de se déplacer dans un sens mais pas dans l’autre. L’intégration de ces isolateurs dans des circuits photoniques à base de silicium est un défi en raison des processus à haute température généralement impliqués.
En raison de cette énigme, Goto et ses collègues ont concentré leur attention sur le recuit au laser, une technique qui chauffe sélectivement des zones spécifiques d’un matériau au laser. Cela permet un contrôle précis, influençant uniquement les régions ciblées sans affecter les zones environnantes.
Des études antérieures l’avaient utilisé pour chauffer sélectivement des films de grenat d’yttrium et de fer substitué par le bismuth (Bi: YIG) déposés sur un miroir diélectrique. Cela permet au Bi:YIG de cristalliser sans affecter le miroir diélectrique.
Cependant, lorsque l’on travaille avec du Ce:YIG, un matériau idéal pour les dispositifs optiques en raison de ses propriétés magnétiques et optiques, des problèmes surviennent car l’exposition à l’air entraîne des réactions chimiques indésirables.
Pour éviter cela, les chercheurs ont conçu un nouveau dispositif qui chauffe les matériaux sous vide, c’est-à-dire sans air, à l’aide d’un laser. Cela a permis de chauffer avec précision de petites zones (environ 60 micromètres) sans altérer le matériau environnant.
Implications pour la technologie optique
« Le matériau magnétique transparent créé grâce à cette méthode devrait améliorer considérablement le développement d’isolateurs magnéto-optiques compacts, essentiels à une communication optique stable », ajoute Goto. « De plus, cela ouvre la voie à la création de puissants lasers miniaturisés, d’écrans haute résolution et de petits dispositifs optiques. »
