百年磁光效应的新认识

磁光效应反映了光与磁之间最基本的相互作用,是凝聚态物理学中一个古老且迷人的研究议题。自1846年发现磁光法拉第效应至今,关于磁光效应的研究已经历了一个半世纪之久。文章将介绍磁光效应领域的三项最新研究进展。其一,磁光效应被发现可以存在于净磁化强度为零的反铁磁中,且表现出对矢量自旋手性的强烈依赖性。其二,磁光效应的物理起源被发现可以是与自旋轨道耦合和能带交换劈裂无关的标量自旋手性,即拓扑磁光效应;拓扑磁光效应可以进一步实现量子化,即量子拓扑磁光效应。其三,磁光效应被发现与非磁性原子位置变化引起的晶体手性密切相关,即晶体手性磁光效应。这三项研究进展突破了过去人们对磁光效应的传统认识,或将推动该领域的进一步发展。     

Second Harmonic Generation from Co Magnetic Thin Films

The magnetization-induced second harmonic generation (MSHG) in the sputtered and epitaxial-grown Co thin films was studied. The magnetic contrast of the MSHG intensity could be clearly distinguished for the cobalt films prepared by both the methods, but the signal measured in air for sputtered films was not smoother than that for the in-situ measurement of epitaxial films. Compared with the magneto-optical Kerr effect, the MSHG shows some new behaviour indicating that more information could be obtained if these two methods are combined. The MSHG reveals a giant nonlinear Kerr rotation in orders of magnitude larger than its linear one.     

Effects of Sm Substitution on Magnetic and Magneto—Optical Properties of TbCo／Cr Films

The effects of Sm substitution on magnetic and magneto-optical properties of TbCo/Cr films have been investigated. It was found that partial Tb substituted by Sm will directly affect the magnitude of saturation magnetization Ms and the Kerr rotation angle. These results are explained by the ferri-magnetical structure of the rare earth-transition metal alloy. When the magnetic layer composition was (Sm0.343Tb0.657)31 Co69, values of magnetization as high as 385emu/cm^3 and coercivity above 4.7kOe at room temperature were obtained.     

磁光非线性光纤中光参量增益的研究

将光纤中磁光效应和非线性效应作为微扰,推导了磁光四波混频的耦合模方程.通过解析解研究了各向同性磁光非线性光纤的参量过程,并指出利用磁光耦合系数的色散特性可以实现四波混频的相位匹配.同时,采用龙格-库塔法分析了在线双折射磁光非线性光纤中,忽略费尔德常量的波长依赖性时,左旋圆偏振光参量增益的磁控特性,指出了实验中采用较高费尔德常量的非线性光纤的必要性.研究表明:1)对于低线双折射磁光非线性光纤,优化双折射大小可以获得最大的参量增益;2)根据参量增益对磁光耦合系数的单调依赖特性,适当选择光纤长度、泵浦功率以及输入导波光的偏振态,可使参量增益的磁可调范围大大提高.     

光交换节点中的全光再生技术研究

比较了光交换节点中几种全光再生技术方案的优缺点,重点描述光纤参量振荡器的时钟提取实验和基于磁光四波混频的光门整形技术。实验揭示了光纤参量振荡器闲频光反馈控制方法的工作原理,并提取出稳定的高质量时钟信号。仿真比较了4种四波混频光门再生方案的功率转移特性,开展了磁光四波混频再生实验。研究表明:通过对高非线性光纤加载180 Gs直流磁场,可使光接收机灵敏度进一步提升2 dB。最后指出了全光再生技术的多信道、集成化发展趋势。     

非线性克尔效应对飞秒激光偏振的超快调制

研究了近红外飞秒激光的偏振在太赫兹频率的超快调制.利用抽运-探测光谱技术,通过改变两个脉冲之间的延迟时间可以控制光脉冲的旋转角.在Li：NaTb（WO₄）₂磁光晶体中观察到探测光的偏振随延迟时间变化的高速振荡,振荡信号的中心频率为0.19 THz.这种超快偏振调制现象可以解释为,抽运-探测实验构置中,前向传播的抽运光诱导的光学克尔非线性引起被晶体远端表面所反射的背向传播的探测光脉冲偏振面的额外旋转.通过改变抽运光的圆偏振旋性可以控制探测光调制信号的相位和振幅.实验结果表明,非线性光学克尔效应可以作为一种全新的手段,在磁光晶体中实现近红外飞秒激光以太赫兹频率的超快偏振调控.这将在超快磁光调制器等全光器件中得以应用.实验结果将有助于偏振依赖的超快动力学过程的研究.     

非线性磁光效应用于测量磁光阱四极磁场的方案

为了研究磁光阱冷原子团所在区域的磁场大小,从而得出磁场零点附近磁场的微弱变化及其分布。提出利用右旋圆偏振作为探测光场穿过冷原子,根据左右旋圆偏振光场引起的跃迁几率的不同,导致穿过冷原子团零点前后探测场跃迁几率的变化,用来计算零点附近由冷原子团引起的非线性磁光效应,通过这一效应推导出旋转角随磁场大小的变化,从而获得了磁光阱四极磁场零点附近数量级达到10^-13T的磁场值。利用这一效应,同时在理论上获得了不同于以往理论及实验的双峰色散曲线。     

磁光效应与磁光存储

简述了磁光效应的几种类型，重点介绍了磁光克尔效应原理及其在磁光信息存储技术中的应用，对磁光信息存储技术的发展作了展望。