In het hart van de mondiale internetconnectiviteit vormt optische communicatie een onmisbare basis. De sleutel tot deze basis zijn optische isolatoren, gecreëerd door het combineren van meerdere componenten.

Het resultaat is een complexe structuur die licht in slechts één richting doorlaat, om schade aan lasers te voorkomen en ruis te minimaliseren door de omkering van licht te voorkomen.

Sommige magnetische materialen hebben echter een optisch diode-effect:een onconventionele, niet-wederkerige absorptie van licht die door het materiaal zelf tot uiting komt. Dit effect leidt tot een verandering in de transmissie, afhankelijk van de richting waarin het licht zich voortplant. Als dit fenomeen kan worden versterkt, wordt verwacht dat optische isolatoren compacter en efficiënter kunnen worden gemaakt.

Een team van onderzoekers onder leiding van universitair hoofddocent Kenta Kimura van de Graduate School of Engineering van de Osaka Metropolitan University onderzocht het fenomeen van niet-reciproke optische absorptie in de magneto-elektrische antiferromagneet LiNiPO₄ bij kortegolf-infraroodgolflengten.

Hun bevindingen worden gepubliceerd in Physical Review Letters .

Hun resultaten toonden aan dat de absorptiecoëfficiënt een factor twee of meer verschilt wanneer de voortplantingsrichting van het licht wordt omgekeerd. Deze grote niet-reciproke absorptie wordt toegeschreven aan de magnetische eigenschappen van het tweewaardige nikkel (Ni ^{2 +} ) ionen. Bovendien hebben de onderzoekers aangetoond dat het mogelijk is om het optische diode-effect met een aangelegd magnetisch veld op een niet-vluchtige manier te schakelen.

"Het optische diode-effect is een interessant onderwerp van studie omdat het zo'n onconventioneel fenomeen is dat ver verwijderd is van het gezond verstand en het potentieel heeft om onverwachte toepassingen te realiseren. Er zijn momenteel echter nog steeds veel problemen, zoals de lage bedrijfstemperaturen ”, legt professor Kenta Kimura uit.

"Niettemin heeft dit onderzoek het nut aangetoond van verbindingen die nikkel bevatten, waardoor de reikwijdte van de materiaalkeuze aanzienlijk is uitgebreid. Op basis van deze kennis zullen we doorgaan met de ontwikkeling van materialen met een beter presterend optisch diode-effect."

Meer informatie: Kenta Kimura et al, Niet-vluchtig schakelen van grote niet-reciproke optische absorptie bij kortegolf-infraroodgolflengten, Fysieke recensiebrieven (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.036901

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

Aangeboden door Osaka Metropolitan University