Forskere bruger lys til termomagnetisk optagelse på siliciumbølgeleder

Forskere har for første gang demonstreret lysinduceret termomagnetisk optagelse i en magnetisk tyndfilm på siliciumbølgeledere. Den nye skriveteknik er klar til at muliggøre miniature højtydende magneto-optiske hukommelser, der ikke kræver omfangsrig optik eller mekanisk rotation.

Magneto-optiske lagringsenheder kombinerer magnetiske og optiske optageteknikker for at gemme information. Selvom flere virksomheder engang lavede genskrivbare magneto-optiske diskdrev, bruges disse drev sjældent i dag.

"På trods af deres betydelige fordele er magneto-optiske drev blevet erstattet af billigere flash-drev eller optiske lagringsmedier såsom dvd'er," sagde leder af forskningsteamet Toshiya Murai fra Tokyo Institute of Technology i Japan. "Fordi vores nye optagelsesmetode kan implementeres ved hjælp af siliciumfotonik, kunne den muliggøre billige magneto-optiske enheder, der gemmer store mængder information på en lille chip."

Forskerne beskriver deres nye magneto-topiske hukommelsesenheder og lysbaserede skriveteknik i Optica Publishing Group-tidsskriftet Optics Express . Enhederne er ikke-flygtige – hvilket betyder, at data gemmes, selv når der ikke er strøm til enheden – og kan modstå mange cyklusser med skrivning og omskrivning.

On-chip magneto-optiske hukommelser kunne muliggøre alt-optiske alternativer til de elektroniske pakke-routere, der bruges i nutidens telekommunikationsinfrastruktur. "Dette ville eliminere energien og udgifterne til optisk-elektrisk-optiske konverteringer og muliggøre fleksibel kommunikation for hver datapakke," sagde Murai. "Magneto-optiske hukommelser kunne også tilbyde lagring på bitniveau til optiske computere, som bruger lys til behandling, lagring og overførsel af data."

Styring af magnetisme med lys

Magneto-optiske hukommelsesenheder bruger varme til at afmagnetisere en lille plet på en magnetisk film over en kritisk temperatur kendt som Curie-punktet. Et lokalt påført magnetfelt bestemmer derefter retningen, hvori stedet magnetiseres, når det afkøles. Udførelse af denne type termomagnetisk optagelse i et fotonisk integreret kredsløb kræver styring af den magnetiske tilstand af en magnetisk film inde i en bølgeleder ved hjælp af lys, der forplanter sig i bølgelederen.

I det nye arbejde udviklede forskerne en måde at bruge lys, der forplanter sig i bølgelederen, til at vende magnetiseringsretningen ved at opvarme den magnetiske optagefilm til nær Curie-temperaturen. Deres tilgang gør det nemt at justere materialets magnetisering langs retningen af ​​det påførte eksterne magnetfelt.

For at demonstrere den nye teknik fremstillede forskerne en siliciumbølgeleder, der indeholdt en tyndfilmsmagnet. Ved hjælp af et særligt højopløseligt magneto-optisk Kerr-effekt (MOKE) mikroskop var de i stand til at måle filmens magnetiske egenskaber for forskellige optiske kræfter. Dette gjorde det muligt for dem eksperimentelt at vise, at magnetens tvangskraft på siliciumbølgelederen afhænger af varmen induceret af lys styret i bølgelederen.

"Da lys blev sendt ind i bølgelederen, observerede vi, at magnetiseringsretningen ville vende under et korrekt forspændende magnetfelt," sagde Murai. "Således demonstrerede vi lys-induceret termomagnetisk optagelse integreret på en silicium fotonisk platform."

Dernæst vil forskerne gerne udvikle solid-state magneto-optiske registreringssystemer, der ikke kun kan skrive, men også læse, information på en silicium fotonisk platform ved hjælp af den nye metode. Dette vil kræve en reduktion af energiforbruget ved lysinduceret termomagnetisk optagelse, hvilket kunne gøres ved hjælp af et magnetisk optagemedie med et mindre volumen kombineret med en kortere lysimpuls. + Udforsk yderligere

Nye polymermaterialer gør det nemmere at fremstille optiske forbindelser