I hjärtat av global internetanslutning utgör optisk kommunikation en oumbärlig grund. Nyckeln till denna grund är optiska isolatorer, skapade genom att kombinera flera komponenter.
Resultatet är en komplex struktur som överför ljus i endast en riktning, för att förhindra skador på lasrar och minimera brus genom att undvika omkastning av ljus.
Vissa magnetiska material har dock en optisk diodeffekt - en okonventionell icke-reciprok absorption av ljus som manifesteras av själva materialet. Denna effekt leder till en förändring i transmittans beroende på i vilken riktning ljuset färdas. Om detta fenomen kan förstärkas, förväntas det att optiska isolatorer kan göras mer kompakta och effektiva.
Ett team av forskare ledda av docent Kenta Kimura från Graduate School of Engineering vid Osaka Metropolitan University undersökte fenomenet icke-reciprok optisk absorption i den magnetoelektriska antiferromagneten LiNiPO4 vid kortvågiga infraröda våglängder.
Deras resultat publiceras i Physical Review Letters .
Deras resultat visade att absorptionskoefficienten skiljer sig med en faktor två eller mer när ljusets utbredningsriktning är omvänd. Denna stora icke-reciproka absorption tillskrivs de magnetiska egenskaperna hos det tvåvärda nickelet (Ni 2 + ) joner. Vidare har forskarna visat att det är möjligt att koppla om den optiska diodeffekten med ett applicerat magnetfält på ett icke-flyktigt sätt.
"Den optiska diodeffekten är ett intressant ämne att studera eftersom det är ett så okonventionellt fenomen som är långt ifrån sunt förnuft och har potential att realisera oväntade tillämpningar. Men det finns fortfarande många problem i dagsläget, som de låga driftstemperaturerna ", förklarade professor Kenta Kimura.
"Ändå har den här forskningen visat användbarheten av föreningar som innehåller nickel, vilket avsevärt har utökat omfattningen av materialval. Baserat på denna kunskap kommer vi att fortsätta utvecklingen av material som uppvisar en optisk diodeffekt med högre prestanda."
Mer information: 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
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av Osaka Metropolitan University
