Genopfattelse af den optiske diodeeffekt for forbedret optisk isolatoreffektivitet

I hjertet af globale internetforbindelser udgør optisk kommunikation et uundværligt grundlag. Nøglen til dette fundament er optiske isolatorer, skabt ved at kombinere flere komponenter.

Resultatet er en kompleks struktur, der kun transmitterer lys i én retning for at forhindre beskadigelse af lasere og minimere støj ved at undgå vending af lys.

Men nogle magnetiske materialer har en optisk diodeeffekt - en ukonventionel ikke-gensidig absorption af lys, der manifesteres af selve materialet. Denne effekt fører til en ændring i transmittansen afhængigt af den retning, lyset bevæger sig i. Hvis dette fænomen kan forstærkes, forventes det, at optiske isolatorer kan gøres mere kompakte og effektive.

Et team af forskere ledet af lektor Kenta Kimura fra Graduate School of Engineering ved Osaka Metropolitan University undersøgte fænomenet ikke-gensidig optisk absorption i den magnetoelektriske antiferromagnet LiNiPO₄ ved kortbølgede infrarøde bølgelængder.

Deres resultater er offentliggjort i Physical Review Letters .

Deres resultater viste, at absorptionskoefficienten adskiller sig med en faktor på to eller mere, når lysets udbredelsesretning vendes. Denne store ikke-gensidige absorption tilskrives de magnetiske egenskaber af det divalente nikkel (Ni ^{2 +} ) ioner. Desuden har forskerne vist, at det er muligt at skifte den optiske diodeeffekt med et påført magnetfelt på en ikke-flygtig måde.

"Den optiske diodeeffekt er et interessant emne for undersøgelser, fordi det er et så ukonventionelt fænomen, der ligger langt fra sund fornuft og har potentiale til at realisere uventede anvendelser. Der er dog stadig mange problemer i øjeblikket, såsom de lave driftstemperaturer ," forklarede professor Kenta Kimura.

"Ikke desto mindre har denne forskning vist anvendeligheden af ​​forbindelser indeholdende nikkel, hvilket i høj grad har udvidet omfanget af materialevalg. Baseret på denne viden vil vi fortsætte udviklingen af ​​materialer, der udviser en optisk diodeeffekt med højere ydeevne."

Flere oplysninger: Kenta Kimura et al., Nonvolatile Switching of Large Nonreciprocal Optical Absorption at Shortwave Infrared Wavelengths, Physical Review Letters (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.036901

Journaloplysninger: Physical Review Letters

Leveret af Osaka Metropolitan University