美国大学研究在光纤通信中产生的降低噪声的磁光响应

密歇根理工学院的研究人员绘制了在光纤通信中产生的降低噪声的磁光响应，从而为新材料技术打开了大门。由激光源产生的光信号被广泛用于光纤通信中，该通信通过从发送器到接收器甚至通过很长的距离通过电缆对打包成光的信息进行脉冲处理来工作。通过这种技术，可以传输电话对话，互联网消息和有线电视图像。该技术相对于电信号传输的最大优势在于其带宽，即可以广播的信息量。

密歇根技术大学和阿贡国家实验室之间的合作进行的新研究进一步改善了光信号处理，这可能导致制造更小的光纤设备。

这篇文章揭示了光学不可逆性的一种出乎意料的机制，该机制是由密歇根理工大学物理学教授Miguel Levy开发的，已发表在《OpTIca》杂志上。“增强光学不可逆性：铁石榴石中的表面重建”解释了不可逆光学中一种新型表面效应的量子和晶体学起源，该效应改善了光信号的处理。

安静的光信号

在这些光路中普遍存在一种称为磁光隔离器的光学组件。它的功能是保护激光源（在传输前产生光的地方）不受可能从下游反射回来的有害光的影响。进入激光腔的任何此类光均会危害所传输的信号，因为它会产生噪声的光学等效物。

莱维说：“光学隔离器的工作原理很简单：允许向前的光通过;阻止向后的光停止。” “这似乎违反了一种称为时间反转对称性的物理原理。物理定律说，如果您反转时间方向（如果您向后移动），则最终会到达开始的位置。因此，返回的光应该结束隔离器是通过磁化来实现这一壮举的，设备中的南北磁极不会切换光返回的位置，因此向前和向后的方向实际上与行进的光不同。这种现象称为光学不可逆性。”

对于密歇根理工学院的FEI 200kV TItan Themis扫描透射电子显微镜（STEM）（密歇根州仅有的两个TItans之一），全世界都是一个舞台。

为了将芯片上集成到光电路中，需要将光隔离器小型化，该过程类似于将晶体管集成到计算机芯片中。但是，这种集成要求开发材料技术，该技术可以生产比目前可用的更高效的光学隔离器。

Levy研究小组的最新工作表明，隔离器工作的物理效应得到了数量级的改善。在纳米级铁石榴石薄膜中可以观察到这一发现，开辟了许多更细小的装置的可能性。这种效应的新材料技术发展取决于对它的量子基础的理解。

研究小组的发现恰恰提供了这种理解。这项工作是与物理研究生Sushree Dash，应用化学和形态分析实验室的资深工程师Pinaki Mukherjee和Argonne国家实验室的资深科学家Daniel Haskel和Richard Rosenberg合作完成的。

OpTIca文章解释了表面在电子跃迁中的作用，这些跃迁负责观察到的增强的磁光响应。这些是在Argonne的Advanced Photon Source的帮助下观察到的。通过两年前由密歇根理工学院（Michigan Tech）购买的最新型扫描透射电子显微镜，可以绘制出绘制这些效应背后的表面重建图的位置。对磁光响应的新理解为进一步开发改进的材料技术提供了强大的工具，以推动光学电路中不可逆器件的集成。
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