近日，日本东北大学和丰桥工业大学的研究人员开发出了一种利用激光加热制造透明磁性材料的新方法，这是光学技术领域的一项重大进展。这一突破最近发表在《光学材料》（Optical Materials）杂志上，它为磁光材料与光学设备的集成提供了一种新方法，而这正是该领域长期面临的挑战。

东北大学电气通信研究所（RIEC）副教授、该研究报告的共同作者Taichi Goto指出：这一成果的关键在于利用专门的激光加热技术制造出了透明磁性材料“掺铈钇铁石榴石（Ce:YIG）”。这种方法解决了将磁光材料与光电路集成而不损坏光电路，而这一难题阻碍了光通信设备小型化的发展。

制备透明磁性材料的激光加热装置

光通信中的磁光隔离器

磁光隔离器对于确保稳定的光通信至关重要。它们就像光信号的交通指挥器，允许光信号朝一个方向移动，但不能朝另一个方向移动。由于通常涉及高温工艺，将这些隔离器集成到硅基光子电路中具有挑战性。

面对这一难题，Taichi Goto和他的同事们将注意力集中到了激光退火上，这是一种通过激光有选择地加热材料特定区域的技术。这样就可以进行精确控制，只影响目标区域而不影响周围区域。以前的研究曾利用这种方法选择性地加热沉积在电介质镜面上的掺铋钇铁石榴石（Bi:YIG）薄膜。这使得Bi:YIG晶化时不会影响介电镜。

然而，Ce:YIG因其磁性和光学特性而成为光学设备的理想材料，但在使用Ce:YIG时却出现了问题，因为暴露在空气中会导致不必要的化学反应。为了避免这种情况，研究人员设计了一种新装置，利用激光在真空（即没有空气）中加热材料。这样就可以在不改变周围材料的情况下对小区域（约60微米）进行精确加热。

对光学技术的影响

Goto补充说：通过这种方法制造出的透明磁性材料有望极大地促进小型磁光隔离器的发展，这对稳定的光通信至关重要。此外，它还为制造功能强大的微型激光器、高分辨率显示器和小型光学设备开辟了道路。

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