Onderzoekers hebben voor het eerst door licht geïnduceerde thermomagnetische opname aangetoond in een magnetische dunne film op siliciumgolfgeleiders. De nieuwe schrijftechniek is klaar om miniatuur high-performance magneto-optische geheugens mogelijk te maken die geen omvangrijke optica of mechanische rotatie vereisen.

Magneto-optische opslagapparaten combineren magnetische en optische opnametechnieken om informatie op te slaan. Hoewel verschillende bedrijven ooit herschrijfbare magneto-optische schijfstations maakten, worden deze stations tegenwoordig nog maar zelden gebruikt.

"Ondanks hun aanzienlijke voordelen zijn magneto-optische drives vervangen door goedkopere flashdrives of optische opslagmedia zoals dvd's", zegt onderzoeksteamleider Toshiya Murai van het Tokyo Institute of Technology in Japan. "Omdat onze nieuwe opnamemethode kan worden geïmplementeerd met behulp van siliciumfotonica, kan dit goedkope magneto-optische apparaten mogelijk maken die grote hoeveelheden informatie op een kleine chip opslaan."

De onderzoekers beschrijven hun nieuwe magneto-topische geheugenapparaten en op licht gebaseerde schrijftechniek in het tijdschrift van de Optica Publishing Group Optics Express . De apparaten zijn niet-vluchtig - wat betekent dat gegevens worden opgeslagen, zelfs als er geen stroom naar het apparaat wordt geleverd - en bestand zijn tegen vele schrijf- en herschrijfcycli.

Magneto-optische geheugens op de chip kunnen volledig optische alternatieven bieden voor de elektronische pakketrouters die in de huidige telecommunicatie-infrastructuur worden gebruikt. "Dit zou de energie en kosten die nodig zijn voor optisch-elektrisch-optische conversies elimineren en flexibele communicatie voor elk datapakket mogelijk maken", zei Murai. "Magneto-optische geheugens kunnen ook opslag op bitniveau bieden voor optische computers, die licht gebruiken voor het verwerken, opslaan en overbrengen van gegevens."

Het beheersen van magnetisme met licht

Magneto-optische geheugenapparaten gebruiken warmte om een ​​kleine plek op een magnetische film te demagnetiseren boven een kritische temperatuur die bekend staat als het Curie-punt. Een lokaal aangelegd magnetisch veld bepaalt dan de richting waarin de spot wordt gemagnetiseerd als deze afkoelt. Het uitvoeren van dit type thermomagnetische opname in een fotonisch geïntegreerd circuit vereist het regelen van de magnetische toestand van een magnetische film in een golfgeleider met behulp van licht dat zich in de golfgeleider voortplant.

In het nieuwe werk ontwikkelden de onderzoekers een manier om licht dat zich in de golfgeleider voortplant, te gebruiken om de magnetisatierichting om te keren door de magnetische opnamefilm te verwarmen tot in de buurt van de Curie-temperatuur. Door hun benadering kan de magnetisatie van het materiaal gemakkelijk worden uitgelijnd in de richting van het aangelegde externe magnetische veld.

Om de nieuwe techniek te demonstreren, vervaardigden de onderzoekers een siliciumgolfgeleider die een dunnefilmmagneet bevatte. Met behulp van een speciale magneto-optische Kerr-effect (MOKE) microscoop met hoge resolutie konden ze de magnetische eigenschappen van de film meten voor verschillende optische vermogens. Hierdoor konden ze experimenteel aantonen dat de coërcitiefkracht van de magneet op de siliciumgolfgeleider afhangt van de warmte die wordt geïnduceerd door licht dat in de golfgeleider wordt geleid.

"Toen er licht in de golfgeleider werd gelanceerd, zagen we dat de magnetisatierichting zou omslaan onder een behoorlijk vooringenomen magnetisch veld", zei Murai. "Zo demonstreerden we door licht geïnduceerde thermomagnetische opname geïntegreerd op een silicium fotonisch platform."

Vervolgens willen de onderzoekers solid-state magneto-optische opnamesystemen ontwikkelen die met de nieuwe methode niet alleen informatie kunnen schrijven, maar ook lezen op een silicium fotonisch platform. Dit vereist een vermindering van het energieverbruik van door licht geïnduceerde thermomagnetische opname, wat zou kunnen worden gedaan met behulp van een magnetisch opnamemedium met een kleiner volume in combinatie met een kortere lichtpuls. + Verder verkennen

Nieuwe polymeermaterialen maken het vervaardigen van optische verbindingen eenvoudiger