固体材料的磁光效应及其应力、温度和色散特性

本文应用经典电磁场理论推导了磁光效应的基本关系式,运用有效场概念得到了适用于各种磁光介质情形的法拉第旋转θ的明确表达式.证明了θ与有效场H_(?)成正比关系并具有强的色散特性;在弱磁介质中外应力对θ具有明显的影响;逆磁性介质的费尔德常数V与温度T无关,有些顺磁性介质的费尔德常数V_p与磁化率x的比值V_p/X=G(1+RT);在反铁磁性和亚铁磁性介质中,θ与各次点阵磁化强度M_(?)有关,其温度特性不仅取决于次点阵磁化强度,而且取决于磁光系数与温度的依赖关系.计算结果与实验符合得很好.计算还表明,当光的传播方向与H_(?)方向垂直时,入射到磁光介质中的线偏振光会分解成一个椭圆偏振光和一个线偏振光,这种磁双折射的相位延迟率的实部和虚部均与H_(?)~2成正比.     

影响单电子非线性汤姆孙散射因素的研究

应用电子汤姆孙散射的经典理论，通过理论分析和计算机模拟，研究了超短超强激光脉冲作用下电子产生的辐射脉冲的性质.计算表明，在这种情况下，电子的辐射通常以阿秒脉冲列的形式出现.讨论了不同激光场参数（包括激光强度、脉宽、初相位和偏振态）、不同电子初始状态（初始速度和位置）对辐射脉冲的时间和空间特性的影响.通常在相对论光强条件下，激光强度越大，电子辐射越强，脉宽越窄，中心频率越大，并且方向性越好；电子在线偏振激光中产生的辐射效率，比在同样强度下圆偏振激光中产生的效率更高；无论入射光是线偏振光，还是圆偏振光,辐射场呈现较复杂的偏振态, 并且它与辐射方向有关.当电子具有一定的初始能量时，通常辐射场的振幅随电子初始能量的增大而增大.不管电子的初始能量以及运动方向如何，做相对论运动的电子产生的辐射趋向于出现在靠近电子运动方向的角度区域.     

飞秒光诱导铽镓石榴石晶体中的磁化响应研究

运用时间分辨抽运-探测光谱技术,研究了磁光晶体铽镓石榴石(TGG)在不同椭圆偏振态的飞秒激光脉冲诱导下的极化和磁化响应.研究表明,当仅存在逆法拉第效应时,探测光旋转角信号和椭圆率信号的变化方向与圆偏振抽运光的旋向相关.这是由于圆偏振光在TGG晶体中产生的瞬态有效磁场的方向依赖于圆偏振光的旋向所致.光诱导磁化过程与材料的性质有关,TGG晶体的顺磁特性决定了其自旋弛豫时间为几十飞秒.由于探测光旋转角信号和椭圆率信号的半高全宽均为500 fs左右,加之信号强度随着抽运光脉冲能量密度的增加呈线性增长,表明TGG晶 关键词： 铽镓石榴石晶体 抽运-探测光谱技术 逆法拉第效应     

均匀磁场中荷电粒子量子运动的经典对应

荷电粒子在均匀磁场中的运动是螺旋线,在垂直于磁场的平面内为圆轨道.在量子力学中,可以利用规范变换将这个经典圆轨道关系的算符形式推导出来.     

本征GaAs中电子自旋极化对电子复合动力学的影响研究

采用时间分辨圆偏振光和线偏振光抽运-探测光谱,研究了9.6 K温度下本征GaAs中自旋极化电子与非极化电子的复合动力学及其随光子能量演化.发现自旋极化对电子复合动力学具有显著影响.仅在导带底附近测量时,两种方法测试到的复合寿命一致,而在高过超能量电子态测量时,两种方法测试到的复合寿命不一致.指出时间分辨法拉第光谱中,用于反演求解电子自旋相干寿命的电子复合寿命应该使用圆偏振光抽运-探测获得的复合寿命,而不是线偏振光抽运-探测获得的寿命.理论计算与实验结果吻合较好. 关键词： 圆偏振光抽运-探测光谱 自旋量子拍 自旋极化 GaAs     

探测环绕碳纳米管运动电子的轨道磁矩

环绕碳纳米管(CNT)运动的传导电子应轨道磁矩.轨道磁矩影响CNT的磁化率以及磁电阻等物性,或者说,影响CNT在外场下的电子能态.不过,在已往的实验中上述轨道磁矩从未被探测过.最近,来自美国康奈尔大学原子和固态物理实验室的Minot等以他们的新实验证明:环绕CNT壁作轨道运动的电子,其轨道磁矩的幅值大致与理论预言相符,它等于单电子环行所产生的电流与环路面积的乘积.假定电子的环行速度是vF,CNT的直径是D ,则电子的轨道磁矩μorb=DevF/4 ,其中e是电子电荷.当一根小能隙的CNT悬挂在源极和漏极之间,便形成了一个量子点.量子点中处于导…     

基于光纤光栅的磁场测量新方法

提出了一种基于光纤光栅中法拉第效应和测量偏振相关损耗的直接测量磁场的新方法,给出了理论分析和实验结果.当有外加磁场时,光纤光栅中的法拉第效应使两个圆偏振光的传播常量改变,从而导致光纤光栅的偏振相关损耗的变化.仿真结果表明,外加磁场与偏振相关损耗峰值在一定的测量范围内存在线性关系,测量结果对温度变化不敏感.分析了光栅的参量对测量性能的影响.实验中得到该方案测量磁场的灵敏度为7.8e-6B/Gs,利用现有精度为10-6 dB的光矢量分析仪得到最小可测磁场为2 Gs.实验与理论吻合较好.     

基于几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合的磁流体偏振光透过率

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式,通过数值模拟计算,研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明,磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响,低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加,而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内,磁流体偏振光透过率随其液态介电常量εliquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μd/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.     

基于几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合的磁流体偏振光透过率

根据几何遮蔽效应和法拉第旋光效应耦合原理给出的解析表达式,通过数值模拟计算,研究了磁流体的纵场诱导偏振光透过率及磁流体的浓度、液态介电常量、磁性颗粒磁偶极矩热能比和单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量四个参量的变化对其偏振光透过率的影响.结果表明,磁流体的浓度、液态介电常量和磁性颗粒磁偶极矩热能比对其偏振光透过率有显著影响,低浓度样品的偏振光透过率随着纵向磁场强度的增大而线性增加,而高浓度样品则随着纵向磁场强度的增大呈现振荡变化的特性.在一定范围内,磁流体偏振光透过率随其液态介电常量ε_liquid和磁性颗粒磁偶极矩热能比μ_d/(kT)的变大而增加.而单位磁性颗粒团聚体所含磁性颗粒数量对其偏振光透过率没有影响,磁流体参量依赖的偏振光透过率在低磁场区域和高磁场区域有明显区别.提出了磁流体纵场诱导偏振光透过率在几类光子器件中的可能应用.     

多晶铁氧体的微波物理参量

一、引 言 在微波多晶铁氧体物理中,有三个很基本的问题.第一个问题是在稳恒磁场和交变磁场的同时作用下,铁磁体的磁矩或磁化强度矢量的运动规律问题,也就是通常所说的运动方程问题.对这个问题,有量子力学与经典两类描述方法.由于量子力学描述需具备一定的量子力学知识,而经典描述有形象具体之优点,并且在许多问题上与实验结果符合,所以在这里我们只介绍经典描述.在铁磁体的磁矩或磁化强度矢量运动规律的经典唯象描述中,对于磁矩或磁化强度矢量运动受阻现象,在历史上引进过多种阻尼项来描述,在说明实验现象方面都取得了很大的成功,但是在目…     

A simple explanation for the inverse Faraday effect in metals

The orbit of an electron driven by a circularly polarized light beam is generally a solenoid with axis parallel to its shifted initial velocity. The motion of the electron yields a solenoidal current which generates a magnetic moment depending on direction of the shifted initial velocity. Average of these magnetic moments per unit volume in a free electron gas provides a simple microscopic explanation for the theory of the inverse Faraday effect in metals recently given by Hertel [J. Magn. Magn. Mater. 303 (2006) L1].     

Micromagnetic investigation of all-optical switching

This Letter investigates all-optical magnetization switching from micromagnetic perspective. The influence of circularly polarized light on a magnetic sample was considered to be both directly through the inverse Faraday effect and indirectly aided by thermal induced effects by the laser beam. Dependence of all-optical switching on pulse duration, laser intensity and the magneto-optical susceptibility strength is studied. An important aspect of this investigation is the analysis of how the cooling process influences the successive switches, especially through limiting the successive writing time.     

反常色散材料光子晶体中光输运的光学控制

研究了光抽运对由铯原子蒸气构成的光子晶体的影响.研究发现,利用较弱光强的线抽运光即可显著地改变这种反常色散光子晶体的透射率.而利用圆偏振光抽运可以进一步降低抽运光的阈值,并在反常色散光子晶体中获得极大的法拉第旋转.反常色散光子晶体的这些特性为光控光开关的研究和制作提供了一条新途径.     

Symmetry properties of three-dimensional magnetization distributions induced by focused circularly polarized lights

We analyze symmetry properties of the three-dimensional magnetization distribution in the optic-magneto film induced by focused circularly polarized lights. The magnetization distributions are derived and evaluated based on the vector diffraction theory and the inverse Faraday effect of the isotropic and nonmagnetically ordered material. It is shown that for any radial symmetrical amplitude, phase, or hybrid amplitude-phase pupil filter, the magnetization distribution of the axial component is circular symmetric but those of the radial and azimuthal components are annular symmetric with regard to the optical axis. All of the three components have a symmetric distribution with regard to the focal plane. The direction of both axial and radial components can be inversed with the helicity of incident circularly polarized light but the direction of azimuthal component is independent of helicity. The axial component has a decisive effect to all-optical magnetic recording, and within the effective axial range, the size of its magnetization domain hardly expands in the transverse direction.     

铁磁薄膜中圆偏振光感应的瞬态磁光Kerr峰的物理起源

使用飞秒时间分辨抽运-探测磁光Kerr光谱技术,实验研究了圆偏振光抽运面内磁化FePt和垂直磁化GdFeCo薄膜的磁化演化动力学,发现在时间延迟零点处均出现瞬态Kerr峰.分析了此Kerr峰的起源,指出此瞬态Kerr峰与铁磁性无关,可能起源于自由电子的顺磁磁化,而顺磁磁化的外磁场来自圆偏振抽运光的逆Faraday效应.基于顺磁磁化模型的计算结果支持此观点.基于此观点,逆Faraday效应感应的磁场脉冲宽度应该与激光脉冲宽度一致.     

磁光玻璃磁致旋光效应的研究

介绍磁致旋光效应和磁光玻璃磁致旋光效应的机理。对ZF1、ZF6磁光玻璃的磁致旋光效应分别进行了实验研究，给出偏振面旋转角与磁感应强度的关系．计算出波长不变情况下不同磁感应强度的费尔德常数。对实验数据进行了处理．并与理论预期值进行了比较．发现理论值与实验结果符合得较好。     

Quantum field theory of optical birefringence phenomena

The inverse Faraday effect, in which a magnetization is induced in a solution through which is passed a polarized light beam of arbitrary ellipticity, is discussed on the basis of the S-matrix formulation of optical birefringence. It is shown that the Faraday effect and the inverse Faraday effect are topologically identical problems of diagrammatic perturbation theory and so it follows automatically that the magnetization should be proportional to the Verdet constant. The optical Faraday effect is the circular birefringence induced by an intense circularly polarized beam of light propagated colinearly with the weak measuring beam: the electric vector of the circularly polarized beam interacts with the molecule in a way that resembles the interaction of a static magnetic field. The interrelations of these two effects and the normal Faraday effect the self-rotation of the polarization ellipse of an intense beam are discussed.     

光自旋霍尔效应中横移的影响因素研究

研究了光束在空气与电介质分界面传输产生的自旋霍尔效应,揭示了光束重心横移分别与偏振态、折射率差以及入射角三者之间的定性关系.研究发现各光场横移都随偏振参量增大而增大,左、右旋椭圆偏振光的横移等值反向,圆偏振态下的横移比椭圆偏振态下的横移大.改变折射率差的大小,反射光横移随折射率差的增大而减小,但当折射率差接近零时,反射...