超高速磁開關有望改善光纖通信

2020-09-17 科技工作者


Mn2RuxGa的時間分辨磁化動力學實驗結果。

phys.org網站當地時間9月15日報導，《自然通訊》雜誌近日發文稱，愛爾蘭都柏林聖三一學院的研究人員發現一種新材料可以用作超高速磁開關：當它被連續的超短雷射脈衝擊中時，表現出了「撥動開關」的特徵，這可以將全球光纖網絡的容量提升一個數量級。

0/1狀態切換既是數位技術的基礎，也是網際網路的基石。我們下載的絕大多數數據，都以磁性方式存儲在世界各地的大型數據中心之中，而各數據中心通過光纖網絡相互連接。網際網路進一步發展的障礙主要來自三方面：（1）處理和存儲數據的半導體或磁開關的速度；（2）開關能耗；（3）光纖網絡的數據處理能力。

研究人員證實，以雷射照射錳、釕和鎵合金的鏡面狀薄膜(MRG)獲取的超高速磁開關，有望解決上述三個問題——光在速度方面有很大優勢，而且磁開關不需要電能來維持其狀態。更重要的是，新型磁開關為快速時域多路復用技術提供了應用前景，該技術能使現有光纖網絡的數據處理能力提高10倍。

聖三一學院納米科學研究中心的Chandrima Banerjee博士等使用持續100飛秒的超快雷射脈衝反覆作用於MRG薄膜，在每次連續的雷射脈衝下，磁化方向會突然改變。研究人員認為，每個脈衝能暫時將MRG中的電子加熱約1000攝氏度，進而導致磁化反轉現象的產生。

聖三一學院「磁與自旋電子學小組」的高級研究員Karsten Rode博士表示，這一發現標誌著一個重要的新研究方向的誕生。

Rode博士說：「在飛秒時間尺度上，要完全理解遠未達到平衡的原子和電子的行為，需要做很多工作。尤其值得關注的是，在角動量守恆條件下，磁性為何能產生如此快速的變化？本著團隊的研究精神，我們將從MRG和其他材料的脈衝雷射實驗中收集數據，用以更好地理解其動力學原理，並建立超高速光學響應與電子傳輸的聯繫。我們計劃用超高速電子脈衝進行實驗，以驗證磁撥動開關源自熱效應這一假設。」

編譯：德克斯特 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《自然通訊》

期刊編號：2041-1723

原文連結：https://phys.org/news/2020-09-ultra-fast-magnetic-potential-fiber-optical.html

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