研究人員開發出一種利用雷射加熱製造透明磁性材料的新方法。這項突破對於磁光材料與光路的整合至關重要，而這正是該領域的一大挑戰。它有望推動緊湊型磁光隔離器、微型雷射、高解析度顯示器和小型光學設備的發展。

日本研究團隊採用一種新的雷射加熱技術，將透明磁性材料整合到光路中，為先進的光通訊設備鋪平了道路。

東北大學和豐橋工業大學的研究人員開發了一種利用雷射加熱製造透明磁性材料的新方法，這是光學技術領域的一項重大進展。這項突破最近發表在《光學材料》（Optical Materials）雜誌上，為磁光材料與光學設備的整合提供了一種新方法，而這是該領域長期以來面臨的一項挑戰。

東北大學電氣通訊研究所（RIEC）副教授、該研究報告的共同作者後藤泰一指出：”這一成果的關鍵在於利用專門的激光加熱技術製造出了透明磁性材料’鈰取代釔鐵石榴石（Ce:YIG）’。這種方法解決了將磁光材料與光電路整合而不損壞它們的關鍵難題–這個問題阻礙了光通訊設備小型化的進展。 “

製備透明磁性材料的雷射加熱裝置。來源：Taichi Goto et al.

磁光隔離器對於確保穩定的光通訊至關重要。它們就像光訊號的交通指揮棒，允許光訊號朝一個方向移動，但不能朝另一個方向移動。由於通常涉及高溫工藝，將這些隔離器整合到矽基光子電路中具有挑戰性。

面對這個難題，後藤和他的同事們將注意力集中到了雷射退火上–這是一種透過雷射選擇性地加熱材料特定區域的技術。這樣就可以精確控制，只影響目標區域而不影響周圍區域。

先前的研究曾利用這種方法選擇性地加熱沉積在電介質鏡面上的鉍釔鐵石榴石（Bi:YIG）薄膜。這使得 Bi:YIG 晶化時不會影響介電鏡。

然而，Ce:YIG 因其磁性和光學特性而成為光學設備的理想材料，但在使用 Ce:YIG 時，由於暴露在空氣中會導致不必要的化學反應，因此出現了一些問題。

為了避免這種情況，研究人員設計了一種新裝置，利用雷射在真空（即沒有空氣）中加熱材料。這樣就可以對小區域（約 60 微米）進行精確加熱，而不會改變周圍的材料。

Goto 補充說：”透過這種方法製造出的透明磁性材料有望極大地促進小型磁光隔離器的發展，這對穩定的光通訊至關重要。此外，它還為製造功能強大的微型雷射、高解析度顯示器和小型光學設備開闢了道路。 “

參考文獻Hibiki Miyashita、Yuki Yoshihara、Kanta Mori、Takumi Koguchi、Pang Boey Lim、Mitsuteru Inoue、Kazushi Ishiyama 和Taichi Goto 的”磁光鈰取代釔鐵石榴石薄膜的真空激光退火”，2023 年11 月14日，《光學材料》。

DOI: 10.1016/j.optmat.2023.114530

編譯來源：ScitechDaily