Магнитное поле способно значительно увеличивать прозрачность материала
Как раз такой эффект продемонстрирован в недавней статье [1] коллектива с обширным международным представительством (Россия, Германия, Индия, Швеция и Австралия): благодаря нанесенной на магнитооптический материал металлической решетке магнитное поле способно значительно увеличивать прозрачность материала.
Рис. 1. Рассчитанное распределение амплитуды электрического поля E электромагнитной волны:
a – в размагниченном состоянии; b – в магнитном поле B
(стрелками показаны компоненты электрического поля в плоскости рисунка, цветом – в направлении перпендикулярно рисунку).
В качестве магнитооптического материала использовали пленки висмут-замещенного редкоземельного феррита-граната, прозрачного для длинноволнового видимого и ближнего инфракрасного диапазонов. На него наносили металлическое покрытие в виде тонких (меньше 100 нм) полосок золота с субмикронным периодом. Инфракрасное излучение, падающее по нормали к пленке, возбуждает гибридную плазмонно-волноводную моду (рис. 1). Приложение магнитного поля в плоскости пленки перпендикулярно щелям решетки позволяет возбудить дополнительную волноводную моду, ортогональную первой, что приводит к изменению оптических спектров магнитоплазмонного кристалла и увеличивает его коэффициент оптического пропускания (рис. 1б). Авторами [1] продемонстрирована модуляция интенсивности света 24% и это далеко не предел.
Здесь следует отметить, что магнитная модуляция интенсивности, и весьма значительная, наблюдается также в магнитных жидкостях, за счет образования цепочек из частичек ферромагнетика во внешнем поле. Однако характерные времена такого процесса – десятки или сотни секунд. В этом аспекте наблюдаемый магнитооптический эффект с характерными временами переключения в пикосекундном диапазоне и меньше, намного перспективнее для использования в фотонике, главным достоинством которой является как раз быстродействие.
1. V.I.Belotelov et al, Nature Commun. 4 (2013) 2128