Исследователи впервые продемонстрировали светоиндуцированную термомагнитную запись. Магнитное направление меняет направление после того, как свет попадает в магнитную область магнитной пленки CoFeB на кремниевом волноводе. Авторы и права: Тошия Мураи, Токийский технологический институт

Магнитооптические запоминающие устройства сочетают магнитные и оптические методы записи для хранения информации. Хотя несколько компаний когда-то производили перезаписываемые магнитооптические диски, сегодня эти накопители используются редко.

«Несмотря на их значительные преимущества, магнитооптические накопители были заменены более дешевыми флэш-накопителями или оптическими носителями информации, такими как DVD», — сказал руководитель исследовательской группы Тошия Мураи из Токийского технологического института в Японии. «Поскольку наш новый метод записи может быть реализован с использованием кремниевой фотоники, он может позволить создавать недорогие магнитооптические устройства, которые хранят большие объемы информации на небольшом чипе».

Исследователи описывают свои новые устройства магнито-топической памяти и технику письма на основе света в журнале Optics Express издательской группы Optica. Устройства энергонезависимы — это означает, что данные сохраняются, даже когда на устройство не подается питание, — и могут выдерживать множество циклов записи и перезаписи.

Встроенная магнитооптическая память может стать полностью оптической альтернативой электронным пакетным маршрутизаторам, используемым в современной телекоммуникационной инфраструктуре. «Это устранило бы энергию и расходы, необходимые для оптико-электрооптических преобразований, и обеспечило бы гибкую связь для каждого пакета данных», — сказал Мураи. «Магнитооптические запоминающие устройства могут также обеспечивать побитовое хранение данных для оптических компьютеров, которые используют свет для обработки, хранения и передачи данных».

Управление магнетизмом с помощью света

Магнитооптические устройства памяти используют тепло для размагничивания небольшого пятна на магнитной пленке выше критической температуры, известной как точка Кюри. Затем локально приложенное магнитное поле определяет направление, в котором намагничивается пятно при его охлаждении. Выполнение этого типа термомагнитной записи в фотонной интегральной схеме требует управления магнитным состоянием магнитной пленки внутри волновода с помощью света, распространяющегося в волноводе.

В новой работе исследователи разработали способ использования света, распространяющегося в волноводе, для изменения направления намагниченности путем нагрева магнитной записывающей пленки почти до температуры Кюри. Их подход позволяет легко выровнять намагниченность материала вдоль направления приложенного внешнего магнитного поля.

Чтобы продемонстрировать новую технику, исследователи изготовили кремниевый волновод, содержащий тонкопленочный магнит. Используя специальный магнитооптический микроскоп высокого разрешения на эффекте Керра (MOKE), они смогли измерить магнитные свойства пленки для различных оптических сил. Это позволило им экспериментально показать, что коэрцитивная сила магнита на кремниевом волноводе зависит от тепла, индуцированного светом, направляемым в волноводе.

«Когда свет был запущен в волновод, мы заметили, что направление намагниченности меняется под действием соответствующего магнитного поля смещения», — сказал Мураи. «Таким образом, мы продемонстрировали светоиндуцированную термомагнитную запись, интегрированную в кремниевую фотонную платформу».

Далее исследователи хотели бы разработать твердотельные магнитооптические записывающие системы, которые могут не только записывать, но и считывать информацию на кремниевой фотонной платформе с использованием нового метода. Это потребует снижения энергопотребления светоиндуцированной термомагнитной записи, что может быть осуществлено с использованием магнитного носителя записи меньшего объема в сочетании с более коротким световым импульсом.