レーザー加熱でごく狭い領域だけに特別な透明磁石材料を作製東北大学

東北大学電気通信研究所の後藤太一准教授らの研究グループは2023年11月16日、レーザーを使用して、部分的に熱を加える新しい方法を発表した。この方法によって、約60マイクロメートルの磁石と光の特性に優れる「セリウム置換イットリウム鉄ガーネット（Ce:YIG）」という材料を作製した。

インターネットや通信には光信号が使われており、「磁気光学アイソレータ」という部品が通信の光を安定させるために重要な役割を果たす。しかし、磁気光学アイソレータの小型化や、他の光の部品との一体化は、これまでの技術では難しかった。主に良質な磁気光学材料「磁性ガーネット」を作る際に、デバイスを約700度以上の高温にする必要があることが障害だった。

研究グループはこの技術的な課題を解決するため、レーザーが当たったわずかな部分だけが瞬時に高温になる特性を利用して、レーザー照射により熱を局所的に加える新しい方法を考案。この方法により、磁気と光の特性が良いとされる透明なセリウム置換イットリウム鉄ガーネット（Ce:YIG）を作製した。

真空の中で材料全体に熱を加える必要があるため、Ce:YIGの作製は難しいとされてきたが、レーザーを真空中で用いて熱を加えられる新しい装置を開発することで、この課題を解決した。研究グループは、この装置の使用により、Ce:YIGを約60マイクロメートルの小さな点のような部分だけに作ることに成功している。

研究の成果は、磁気光学アイソレータの開発に役立つ。加えて、開発した手法や材料は、ハイパワーレーザー、大画面で高精細なディスプレイ、磁石のセンサー、磁石で作る回路であるスピン波回路を作る際にも役立つと期待されている。

レーザー加熱でごく狭い領域だけに特別な透明磁石材料を作製　東北大学