Microwave to optical photon conversion by means of travelling-wave magnons in YIG films
本文从理论上研究了应用于量子信息的基于行波磁振子的微波-光子转换器的效率。该转换器采用外延生长的钇铁石榴石（YIG）薄膜作为传播的介质的旅行磁振子（自旋波）。这种转换是通过磁振子与薄膜的导光模式耦合来实现的。总的微波光子转换效率被发现是大于在一个类似的过程中采用YIG球至少4个数量级。通过从膜产生大长度的光学谐振器（使得行进的磁振子在谐振器长度上形成驻波之前衰减），将能够进一步将效率提高几个数量级，潜在地达到与利用光机械谐振器实现的值类似的值。此外，作为一个剥离的结果，它表明，隔离度大于20 dB的直接插入损耗约5 dBm，可以实现与YIG膜为基础的微波隔离器的应用在量子信息。所提出的基于行进自旋波的QI器件的概念的重要优点是完美的平面几何形状和将该器件实现为混合光-微波芯片的可能性。
2017-12-15 cond-mat.mes-hall
Magnon-magnon interactions induced by spin pumping-driven symmetry breaking in synthetic antiferromagnets
反铁磁振子的色散和能量的丰富性促使磁学界考虑将反铁磁用于未来的自旋电子学/磁振子应用。然而，反铁磁振子的激发和控制仍然具有挑战性，特别是当与铁磁对应物相比时。在合成反铁磁超材料中发现了一个中间地带，其中声学和光学磁振子存在于GHz频率。在这些材料中，磁振子能谱可以通过静态破缺外场或偶极相互作用混合光学和声学磁振子分支来调谐。在这里，我们实验测量的磁振子能谱的合成反铁磁四层，并发现避免能级交叉的反铁磁层间耦合无法解释的能谱。我们解释我们的实验结果，使用一个唯象模型，将fieldlike和dampinglike扭矩产生的自旋泵在非共线磁性多层膜分离正常金属间隔。我们表明，在不同的磁性层上的类场力矩的不对称性可以解除的声学和光学磁振子分支的光谱简并和产量破磁诱导磁振子-磁振子相互作用。我们的工作扩展了自旋泵现象的非共线磁化配置，并显着扩展了反铁磁体和量子混合磁振子材料内的工程磁振子-磁振子相互作用的方式。
2023-01-18 cond-mat.mes-hall
Coherent pumping of high momentum magnons by light
我们提出在光学腔中激发大量高动量相干磁振子。这是通过两个反向传播的光学模式来实现的，这两个模式被选定的磁振子的频率失谐，类似于受激拉曼散射。在亚毫米尺寸的钇铁石榴石球中，mW激光输入功率产生10^6-10^8个相干磁振子。大的磁振子数量增强了布里渊光散射，这是一种适合访问其量子特性的探针。
2019-11-12 cond-mat.mes-hall
All-Optical Generation of Antiferromagnetic Magnon Currents via the Magnon Circular Photogalvanic Effect
介绍了由受激喇曼散射引起的磁振子圆光电流效应。这为蜂窝状反铁磁绝缘体中圆偏振光产生定向磁振子电流提供了一条全光路。这种效应是光场对磁振子光电流产生的主要贡献。的磁振子电流的偏振和入射角的激光的控制证明。实验检测相当大的反自旋霍尔电压在铂接触提出。
2021-04-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bose-Einstein Condensation of Quasi-Particles by Rapid Cooling
玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的基本现象在不同的实粒子和准粒子系统中被观察到。实粒子的凝聚是通过温度的大幅度降低来实现的，而准粒子则需要通过辐射来外部注入玻色子的机制。在这里，我们提出了一种新的和通用的方法，使BEC准粒子和证实它的实验使用磁振子作为玻色粒子模型系统。这种方法的关键点是引入了磁振子与声子池的不平衡。在加热到高温后，声子温度的突然降低（在磁振子系统的时间尺度上近似是瞬间的）导致大量过量的非相干磁振子。这些磁振子的光谱重新分布触发了玻色-爱因斯坦凝聚。
2020-02-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Exciton Dressing by Extreme Nonlinear Magnons in a Layered Semiconductor
该研究在层状反铁磁半导体 CrSBr 中利用磁振子的极端非线性，实现了激子态被多达 20 个磁振子谐波 dressing 的非线性光-磁振子耦合，并展示了可调谐光学边带与磁振子参量放大，为光-磁振子器件和混合量子系统开辟新途径。
2024-11-22 cond-mat.mes-hall
Direct optical probe of magnon topology in two-dimensional quantum magnets
控制拓扑磁振子绝缘体的边缘态是获得稳定自旋电子学器件的一条很有前途的途径。然而，通过实验确定磁振子带的拓扑结构是一项具有挑战性的任务。本文导出了光-物质耦合与磁振子量子几何之间的基本关系。这使得可以建立双磁振子拉曼圆二色性作为蜂窝磁铁中磁振子拓扑结构的光学探针，特别是陈数和拓扑间隙。我们的结果为在功能量子器件中实现光与拓扑磁振子的相互作用铺平了道路。
2022-07-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Sub-pico-liter magneto-optical cavities
通过铁磁振子的微波到光转换迄今为止受到在毫米级回音壁模式谐振器中实现的光耦合率的限制。为了克服这一限制，我们提出并证明了一个开放的磁光腔包含一个薄膜的钇铁石榴石（YIG）。我们实现了0.1 pL（100 $μ$ m $^{3}$）的光模体积，比以前的设备小$\sim$ 50倍。由此，我们估计磁振子单光子耦合率为$G\approx50$ Hz。这种开放腔设计提供了波长尺度模体积、小偏振分裂和良好磁光模式重叠的前景。随着可实现的进一步改进和优化，有效的微波-光学转换和磁振子冷却装置成为现实的可能性。
2020-09-09 cond-mat.mes-hall
Probing magnon-magnon coupling in exchange coupled Y$_3$Fe$_5$O$_{12}$/Permalloy bilayers with magneto-optical effects
我们研究了Y-$_3$-$_5$-O $_{12}$（YIG）/坡莫合金（Py）耦合双层膜的磁感应透明（MIT）效应。测量是通过外差检测的耦合磁化动力学，使用一个单一的波长，探测磁光克尔和法拉第效应的Py和YIG，分别。MIT效应的明显特征是由YIG的自旋驻波引起的Py的深调制铁磁共振。我们发展了一个唯象模型，很好地再现了实验结果，包括感生振幅和相位的演变所造成的磁振子-磁振子耦合。我们的工作为研究相位分辨自旋动力学和混合磁振子系统提供了一条新的途径。
2020-07-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Signature of magnon Nernst effect in an antiferromagnetic insulator
实验研究了与铁磁绝缘体中磁振子霍尔效应类似的磁振子能斯特效应。在MnPS3单晶上生长的Pt条中的热电电压在低温下表现出非单调的温度依赖性，这不能用Pt中的电子起源来解释，但可以归因于由磁振子能斯特效应引起的逆自旋霍尔电压。通过磁电冷却控制MnPS3晶体中的反铁磁畴，可以调制Pt中的低温热电势，这证实了Pt中的磁振子能斯特效应的出现|MnPS3杂化结构。
2017-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Control of the Bose-Einstein Condensation of Magnons by the Spin-Hall Effect
本文证明利用自旋霍尔效应注入或湮灭磁振子可调控快速冷却诱导的磁振子玻色-爱因斯坦凝聚，阈值随电流极性变化-8%和+6%，为自旋电子器件中宏观量子态控制提供新方法。
2021-09-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas physics.app-ph
Optical probing of magnons and phonons in Ni80Fe20 nanodot arrays
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Polish Academy of Sciences（波兰科学院）；University of Gothenburg（哥德堡大学）；Adam Mickiewicz University（亚当·密茨凯维奇大学）；Shiv Nadar Institution of Eminence (Delhi NCR)（希夫纳达尔卓越机构（德里NCR））
研究通过光学探测Ni80Fe20纳米点阵列中磁子和声子的相互作用，揭示了磁弹性效应在设计高效磁声设备中的作用。
2026-01-15 cond-mat.mes-hall
Spin-current-mediated rapid magnon localisation and coalescence after ultrafast optical pumping of ferrimagnetic alloys
自1996年首次发现以来，利用飞秒光抽运实现亚皮秒磁化强度的控制一直受到人们的广泛关注。然而，磁化强度的空间演化还没有得到很好的理解，部分原因是实验探测这种快速动态的困难。在这里，我们发现的证据，快速磁秩序恢复的垂直磁各向异性材料通过非线性磁振子过程。我们确定本地化和合并制度，从而本地化的磁性纹理成核，随后按照幂律形式主义的发展。合并观察到的光激发以上和以下的开关阈值。模拟表明，通过光泵浦的非共线磁化的超快产生建立了交换介导的自旋电流，其具有$10^8$ A/cm $^2$的等效100%自旋极化电荷电流密度。如此大的自旋电流促使光泵浦后磁序的快速恢复。这些过程提出了一种用于稳定所需亚稳态的超快光学途径，例如，孤立的Skyrmions
2018-09-10 cond-mat.mes-hall
Optical heterodyne imaging of magnetostatic modes in one-dimensional magnonic crystals
我们展示了一个真实的空间成像的外差信号的光，产生的布里渊光散射的相干驱动磁振子在静磁模式的结果。用这种成像技术，我们表征表面静磁模式（Damon-Eshbach模式）在一维磁振子晶体，这是由图案化的铝条沉积在铁磁膜上形成的。从实空间像的傅里叶变换推导出磁振子晶体的修正能带结构。外差成像提供了一种简单而强大的方法来探测结构铁磁薄膜中的磁振子，为研究更复杂的现象，如安德森局域化和磁振子的拓扑输运铺平了道路。
2020-10-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.other
Cavity Magnonics
腔体磁振子学研究磁振子（磁性材料中的元激发）与受限电磁场的相互作用。我们介绍了基础物理学，并回顾了这个年轻领域的实验和理论进展，该领域正在为未来量子技术的集成做准备。它的吸引力主要来自于强磁振子-光子耦合和微波腔中容易达到的非线性区域。磁光谐振腔中磁振子与光的相互作用被布里渊散射增强，可以用来控制磁振子的分布。磁振子模与超导量子比特的腔光子介导耦合使得能够在单磁振子极限下进行测量。
2021-06-17 cond-mat.mes-hall
Quantum Sensing of Broadband Spin Dynamics and Magnon Transport in Antiferromagnets
首次实验演示了层状范德华反铁磁体中高达24 GHz的光学检测反铁磁共振，利用量子自旋传感器探测了自旋动力学与磁振子输运，为理解反铁磁性铺路。
2025-07-16 cond-mat.mes-hall
Magnon-magnon interaction and magnon relaxation time in ferromagnetic Cr2Ge2Te6 monolayer
尽管二维（2D）磁体在新型磁，磁光，磁热和磁电子器件中的应用受到了大量的关注和巨大的潜力，但还没有一个强大的策略来系统地了解有限温度下的磁振子-磁振子（MMI）相互作用。本文提出了一种通过非线性修正能将有限温度磁振子-磁振子相互作用引入海森堡哈密顿量的第一性原理方法。利用Wick定理将四磁振子算符解耦为二磁振子算符。我们证明了这种方法的能力，通过研究MMI在Cr2 Ge 2 Te 6（CGT）单层的强度。研究了有限温度下的自旋波谱和自旋随时间的自相关函数。结果表明，由于磁振子能量的降低，磁振子-磁振子散射引起的磁振子弛豫时间随温度的升高而增大，随波矢和外加磁场的增加而减小。我们的结果为理解二维铁磁材料中的磁振子阻尼和能量耗散提供了新的视角。
2020-09-11 cond-mat.mes-hall
Combined Brillouin light scattering and microwave absorption study of magnon-photon coupling in a split-ring resonator/YIG film system
利用微聚焦布里渊光散射和微波吸收研究了开口环微波谐振腔与钇铁石榴石（YIG）薄膜组成的系统中磁振子-光子耦合。开口环谐振器由光刻限定，并装载有通过液相外延生长的1 $μ$ m厚的YIG膜。混合系统的BLS和MA光谱同时记录为所施加的磁场大小和微波激发频率的函数。强耦合的磁振子和光子模式被发现与$g_\text{eff}/2 π= 63$ MHz的耦合强度。结合BLS和MA数据允许研究的混合模式从一个纯粹的磁振子到一个纯粹的光子模式的连续过渡，通过改变所施加的磁场和微波频率。此外，BLS数据表示微波频率耦合到光学频率的上转换。
2016-05-27 cond-mat.mes-hall
Magnonic frequency comb through nonlinear magnon-skyrmion scattering
光学频率梳由一组离散的等间隔频率组成，在电磁波的宽光谱频率合成和精密光学频率计量中有着广泛的应用。尽管磁振子和光子在许多方面有相似之处，但磁振子系统中的光学频率梳的相似性还未见报道。在这里，我们从理论上研究了磁振子-skyrmion相互作用，发现磁振子频率梳（MFC）可以产生高于阈值的驱动幅度，其中涉及三个磁振子的非线性散射过程占主导地位。MFC的模式间隔等于Skyrmion的呼吸模式频率，因此可以通过电或磁手段进行调谐。微磁学模拟验证了理论预测，基本物理可以推广到一个大类的磁孤子。我们的发现为磁振子器件中频率梳结构的观察开辟了一条新的途径，这可能对将来自旋电子学平台上基础非线性物理的研究具有启发意义。
2021-06-21 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical sensing of magnons via the magnetoelastic displacement
我们展示了如何测量一个铁磁体或亚铁磁体，如钇铁石榴石的静磁模式中的稳态磁振子人口。我们采用光机械的方法，并利用铁磁体的磁弹性。磁致伸缩力将磁振子分散地耦合到铁磁体的变形位移，其与磁振子布居成比例。通过进一步将机械位移耦合到由弱激光谐振驱动的光学腔，可以通过测量光场的相位正交来感测磁致伸缩引起的位移。对于不太大的粒子数，相位显示出对磁振子粒子数的极好的线性依赖性，因此可以用作测量磁振子粒子数的“磁力计”。我们进一步研究了热噪声的影响，发现即使在室温下也有很高的信噪比。在低温下，磁振子激发数的分辨率基本上受到相位真空涨落的限制，这可以通过使用压缩光来显著改善。
2022-01-20 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coherent multi-mode conversion from microwave to optical wave via a magnon-cavity hybrid system
从微波到光波的相干转换为远距离量子网络开辟了新的研究途径，涵盖了实验室外的量子通信、计算和传感。特别是多模式使能系统对于实际应用是必不可少的。在这里，我们的实验演示了相干多模转换从微波到光波通过集体自旋激发在单晶钇铁石榴石（YIG，Y3 Fe 5 O 12），这是强耦合到微波腔模式在一个三维的矩形腔。将我们的磁振子-腔混合系统的集体自旋激发模式从Kittel扩展到多静磁模式，我们验证了YIG球的尺寸对谐振条件下微波-光学多模转换效率起着至关重要的作用。我们还发现多个静磁模与腔模之间的耦合强度受YIG在腔中的位置的控制。这对设计一种可用于微波与可见光光子相干转换的磁振子混合系统具有一定的参考价值。
2020-07-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transport between metals and magnetic insulators
我们推导了由温度差、自旋积累或磁场驱动的通过铁磁绝缘体和正常金属界面的涨落介导的自旋共线输运的Onsager响应矩阵。我们预测了磁振子压缩自旋流、磁振子冷却（磁振子Peltier效应）、温度诱导磁化（热磁场）以及普适自旋Seebeck/Peltier系数。
2015-08-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon gap excitations and spin-entangled optical transition in van der Waals antiferromagnet NiPS3
本研究通过多种光学磁光谱方法探究范德华反铁磁体NiPS₃，发现磁振子能隙激发的双分量分裂及1.475 eV激发的面内磁场分裂现象，验证了其双轴特性并提出模型解释，为该自旋纠缠激发的鉴定提供了方向。
2023-06-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Light propagation and magnon-photon coupling in optically dispersive magnetic media
在混合系统中实现光和物质激发之间的强耦合是实现量子技术的基准。我们最近提出[arXiv：2110.02984]，磁振子和光之间的强单粒子耦合可以在磁化的ε近零（ENZ）介质中实现，其中磁光效应增强。本文详细推导了色散介质中简并和非简并光模的磁振子-光子耦合哈密顿量，并证明了在ENZ频率附近耦合的增强。此外，我们表明，耦合的磁振子平面波的非简并Voigt模式消失在特定的频率，由于偏振选择规则调谐色散。最后，我们提出了具体的结果，使用洛伦兹色散模型。我们的研究结果铺平了道路的色散光磁系统的设计，提供了一个通用的理论框架，用于描述工程ENZ为基础的光磁系统。
2021-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Coexistence of Magnon-Induced Optical Vortex and Gaussian Beam Scattering Assisted by Rotational Umklapp Process
SANKEN, The University of Osaka（大阪大学SANKEN）；International Center for Synchrotron Radiation Innovation Smart, Tohoku University（东北大学同步辐射创新智能国际中心）
该研究通过实验证实特定铁磁晶体取向下，旋转Umklapp过程可提供缺失角动量，使高斯光束散射与光学涡旋散射共存，并预测光聚焦程度增加会反转二者相对效率。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Dzyaloshinskii-Moriya Induced Topological Magnon-Phonon Hybridization in 2D Antiferromagnetic Insulators with Tunable Chern Numbers
本文从理论上研究了二维蜂窝晶格反铁磁体中的磁振子-声子混合激发（磁振子-极化子）。在声子镜像对称破缺的面内Dzyaloshinskiii-Moriya相互作用（Dzyaloshinskii-Moriya interaction）下，我们发现在磁振子、光学声子带和声学声子带之间的反交叉环周围存在非平凡的Berry曲率，从而产生有限的Chern数.我们证明了磁振子-极化子带的陈数可以通过改变磁场方向或强度来操纵。我们评估了反映磁振子极化子的非平凡Berry曲率的霍尔热导率，并提出了一个谷霍尔效应作为可能的实验签名。我们的研究补充了以前的工作磁振子声子杂化系统没有光学声子，并提出了可能的应用自旋热电子学与拓扑磁振子和手征声子。
2021-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Stationary optomagnonic entanglement and magnon-to-optics quantum state transfer via opto-magnomechanics
我们展示了如何在光磁力学结构中制备一个磁振子和光子之间的稳态纠缠态，其中机械振动模式通过色散磁致伸缩相互作用耦合到亚铁磁体中的磁振子模式，并通过辐射压力耦合到光学腔。我们发现，通过适当地驱动磁振子模和腔同时激活磁力学Stokes散射和光力学反Stokes散射，可以产生一个稳定的光磁纠缠态.我们进一步表明，通过激活磁力学状态交换相互作用，并随后发送一个弱的红色失谐光脉冲驱动腔，磁振子状态可以读出的脉冲通过机械转换的腔输出场。在这种新颖的光-磁力配置中，所展示的纠缠和状态读出协议使我们能够光学控制、制备和读出固体中集体自旋激发的量子态，并为量子磁效应、宏观量子态和磁量子信息处理的研究提供了有希望的机会。
2022-11-16 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Microwave-to-optical transduction using magnon-exciton coupling in a layered antiferromagnet
City College of New York（纽约市立学院）；Graduate Center of the City University of New York (CUNY)（纽约市立大学研究生中心）；CUNY Advanced Science Research Center（纽约市立大学高级科学研究中心）；University of Chemistry and Technology Prague（布拉格化工大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Rheinland-Pfälzische Technische Universität（莱茵兰-普法尔茨科技大学）
研究通过层状反铁磁体CrSBr中的磁子-激子耦合实现高效的微波到光转换，利用强光物质相互作用，在无腔增强的情况下实现约300MHz的宽带相干转换，为扩展光学调制范围和减少光学损耗提供新途径。
2026-04-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Optical manipulation of a magnon-photon hybrid system
我们展示了一个全光学方法操纵的磁化强度在1毫米的钇铁石榴石（钇铁石榴石）球放置在一个$\sim0.17\,$ T均匀磁场。由多GHz红外激光源提供的频率梳的谐波被调谐到YIG球的拉莫尔频率以驱动磁化振荡，这反过来又产生用于彻底研究该现象的辐射场。利用微波腔中磁振子-光子强耦合机制，克服了在高频和高磁化材料存在下的辐射阻尼问题。我们的研究结果表明，通过偏振旋转和强度调制的入射激光束的光磁材料的磁化矢量的超快控制的有效技术。我们最终得到单晶YIG的二阶极化率值为$\sim10^{-7}$ cm $^2$ /MW。
2016-09-24 cond-mat.mes-hall physics.optics
Direct observation of 2D magnons in atomically thin CrI$_3$
剥离的三碘化铬（CrI $_3$）是一种层状范德华（vdW）磁性绝缘体，由通过反铁磁层间交换耦合的铁磁层组成。由此产生的磁配置的排列与潜在的晶体对称性相结合，产生可调谐的磁光现象，这是唯一的二维（2D）的限制。在这里，我们报告的直接观察二维磁振子通过磁拉曼光谱与光学选择规则，严格确定的蜂窝晶格和原子薄的碘化铬$_3$的磁状态。在单层，我们观察到一个声学磁振子模式的~0.3毫电子伏的交叉圆极化的选择规则锁定的磁化方向。这些独特的选择规则产生于由三重旋转对称性决定的光子和磁振子的角动量的离散守恒，旋转类似于Umklapp散射。在双层膜中，通过在层状反铁磁态和类铁磁态之间调谐，我们观察到两种磁振子模式的切换。双层结构还使拉曼活动从光学磁振子模式在~17 meV（~4.2 THz），否则拉曼沉默的单层。从这些测量中，我们定量地提取了自旋波隙，磁各向异性，层内和层间交换常数，并建立了二维磁体作为探索磁振子物理的新系统。
2020-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Detection of Magnon Excitations with Variable Wavevectors Through a Quantum Spin Sensor
本文报道了利用近场氮空位（NV）单自旋传感器对磁性绝缘体Y3 Fe 5 O 12薄膜中具有宽波矢范围的磁振子的光学探测。通过多磁振子散射过程，激发的磁振子在NV电子自旋共振频率处产生起伏的磁场，这加速了NV自旋的弛豫。通过测量NV中心发射的自旋相关光致发光的变化，可以光学地访问具有高达~ 5 x 10^7 m-1的可变波矢的磁振子，从而提供另一种视角来揭示磁性系统中的潜在自旋行为。我们的研究结果突出了NV单自旋量子传感器在探索新兴自旋电子材料的纳米级自旋动力学提供的重要机会。
2020-04-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stabilization of a nonlinear bullet coexisting with a Bose-Einstein condensate in a rapidly cooled magnonic system driven by a spin-orbit torque
本文研究自旋轨道矩驱动的快速冷却磁振子系统中，发现1.0 μs长电流脉冲可在线性谱下方形成非线性局域化磁振子子弹，该子弹在脉冲终止后通过快速冷却诱导的凝聚过程与BEC共存并额外稳定30 ns，表明过剩磁振子向所有高占据态发生受激凝聚。
2021-06-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas
Magnon-magnon coupling efficiency of $η$=0.5 in weakly pinned synthetic antiferromagnets
Diamond Light Source（钻石光源）
本研究利用钉扎合成反铁磁体，通过调节反铁磁层厚度和增强钉扎层各向异性，实现高效磁振子模式激发，耦合效率达0.5，接近超强耦合，为量子磁振子应用提供新途径。
2025-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon-mediated exciton-exciton interaction in a van der Waals antiferromagnet
本研究在反铁磁半导体CrSBr中发现磁振子介导的激子相互作用，其通过自旋倾斜角的磁振子调节使激子能量依赖于密度，为关联量子材料的相互作用调控和非线性光电器件开发提供新方向。
2024-09-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrafast optical excitation of magnons in 2D antiferromagnetic semiconductors via spin torque mediated by unbound electron-hole pairs and excitons: Signatures in magnonic charge pumping
Department of Physics and Astronomy, University of Delaware（特拉华大学物理与天文学系）
本研究通过自旋扭矩机制，揭示了飞秒激光脉冲在二维反铁磁半导体中激发磁子并产生电荷电流的过程，为磁子电荷泵提供了新的探测方法。
2026-03-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.str-el
Electron-Magnon Coupling Mediated Magnetotransport in Antiferromagnetic van der Waals Heterostructure
本研究通过Raman光谱与磁输运测量，揭示了FLG/FePS₃异质结构中Electron-Magnon Coupling对界面电荷输运的调控机制，发现低温负磁阻效应及层间耦合强度的厚度依赖性。
2024-11-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Magnon squeezing via reservoir-engineered optomagnomechanics
本文提出在光磁力力学系统中通过光学腔双音驱动产生机械压缩并传递至磁振子模式，在线性和色散耦合下分别实现稳态与瞬态磁振子压缩态，可用于量子信息处理和量子传感。
2024-10-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Broken intrinsic symmetry induced magnon-magnon coupling in synthetic ferrimagnets
University of Delaware（特拉华大学）；Wayne State University（韦恩州立大学）
研究通过合成铁磁体中磁子的混合行为，揭示了被破坏的内在对称性如何诱导磁子-磁子耦合，并通过调节非磁性层厚度控制耦合强度。
2026-01-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Quantum Geometry of Altermagnetic Magnons Probed by Light
University of Cambridge（剑桥大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；University of Manchester（曼彻斯特大学）
该研究提出双圆光作为光学探针，可探测变磁磁振子的量子几何，建立双圆拉曼响应识别变磁磁振子的方法，还提出区分变磁体与反铁磁体的通用实验方案。
2026-09-03 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Tunable topological magnon-polaron states and anomalous Hall phenomena in two-dimensional ferromagnetic insulators
本研究针对二维铁磁绝缘体中的磁振子-极化子杂化态，通过磁场调控基态磁化方向实现其拓扑性质可调，可分离调控热霍尔与自旋能斯特信号，为凝聚态量子态调控提供新方向。
2023-12-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Bidirectional conversion between microwave and light via ferromagnetic magnons
微波和可见光光子在单量子水平上的相干转换可以极大地扩展我们在各个领域处理信号的能力。将微波域中的微弱信号有效地上变频到光域将导致量子噪声受限的微波放大器。光学光子和微波光子之间的相干交换也将是实现长距离量子通信的敲门砖。在这里，我们展示了双向和相干转换微波和光使用集体自旋激发铁磁体。该转换器由两个谐振子模式，微波腔模式和称为Kittel模式的静磁模式组成，其中微波光子和磁振子在各自的模式中强烈耦合和杂化。巡回微波场和行进光场可以通过混合系统耦合，其中微波场通过腔模式耦合到混合系统，而光场经由法拉第和逆法拉第效应通过基特尔模式寻址混合系统。对转换效率进行了理论分析和实验评价。文中还讨论了提高效率的可能方案。
2016-05-17 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optomagnonics in Magnetic Solids
光子到磁振子的相干转换，并返回，提供了一种自然的机制，用于快速控制具有长相干时间的静止自旋和高速光子之间的相互作用。尽管光子和磁振子之间存在很大的频率差，但相干转换可以通过一个磁振子和两个光子之间的三粒子相互作用来实现，这两个光子的频率差与磁振子频率共振，就像在光学力学中有两个光子和一个声子一样。光学腔中透明铁磁绝缘体（如铁氧体钇铁石榴石）的大自旋密度提供了固有的光子-磁振子耦合强度，我们计算超过了报告的光机械耦合。一个大的腔光子数和适当选择的腔失谐产生足够的预测有效耦合强度观察电磁感应透明和Purcell效应，甚至达到超强耦合制度。
2016-07-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum tomography of magnons using Brillouin light scattering
该研究理论探究布里渊光散射用于磁振子量子层析成像的效能，构建含光学噪声的波导模型计算信噪比，提出注入压缩真空提升信噪比的方法，分析了磁振子态经典与非经典分量的重建条件及信噪比的优化方向。
2024-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Coplanar cavity for strong coupling between photons and magnons in van der Waals antiferromagnet
研究了氮化铌超导共面波导谐振器在磁振子-光子耦合混合量子器件中的性能。我们发现内部品质因数~ 20000在20 mK的基础温度，在零磁场。我们发现，通过减少膜厚度低于100 nm的内部品质因数大于1000可以保持高达1 T的平行磁场和垂直磁场的~ 100 mT。我们进一步证明了微波光子在这些谐振腔中的强耦合，与范德华反铁磁体铬的磁振子，这表明这些腔作为一个很好的平台，研究磁振子光子耦合在二维磁振子为基础的混合量子系统。我们证明了强磁振子光子耦合的反铁磁体的光学和声学磁振子模式。
2021-01-20 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Antiferromagnetic cavity optomagnonics
目前，人们对研究磁系统和腔中电磁辐射之间的相干相互作用越来越感兴趣，部分原因是混合量子系统中的可能应用。提出了一种基于反铁磁绝缘体的多模腔光磁系统，其中光子相干耦合到反铁磁介质的两个均匀磁振子模。它们的频率通常在太赫兹范围内，这是迄今为止在相干相互作用领域尚未探索的一个领域，这使得反铁磁体对于从太赫兹到光学频率的量子转换具有吸引力。我们推导出耦合系统的理论模型，并表明它呈现出独特的特性。特别地，如果反铁磁体呈现难磁化轴磁各向异性，则可以通过沿易磁化轴施加的磁场来调谐光磁耦合。这允许将选定的磁振子模式带入和脱离暗模式，为量子存储器协议提供替代方案。由于光致磁振子-磁振子相互作用，驱动系统的动力学特征呈现出不寻常的行为，包括红失谐驱动激光的磁振子加热区域。系统的多模特性在光磁诱导透明窗的子结构中是明显的。
2020-03-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Optomagnonic Barnett effect
结合量子光学和磁振子技术，我们发现圆偏振激光可以动态地实现准平衡磁振子玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。激光与自旋之间的塞曼耦合产生光学巴尼特场，并且其方向可以通过切换激光的手征性来控制。我们发现，光学巴尼特场的发展总磁化在绝缘亚铁磁体与反转的局部磁化，这导致准平衡磁振子BEC。这种通过光学巴尼特效应（称为光磁巴尼特效应）的激光诱导磁振子BEC跃迁提供了在太赫兹量级的高频区域中获得相干磁振子的途径。我们还提出了一个现实的实验装置来观察光磁巴奈特效应，使用现有的设备和测量技术，以及激光啁啾。光磁巴奈特效应是应用于超快自旋输运的关键因素。
2020-09-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
Dynamical Backaction Magnomechanics
光学机械系统中由辐射压力产生的动态反作用已被证明是操纵机械振动的通用工具。值得注意的是，动力学反作用导致了机械谐振器冷却到基态，驱动声子激射，纠缠态的产生，以及光学弹簧效应的观察。在某些磁性材料中，机械振动可以通过磁致伸缩相互作用与磁激励（磁振子）相互作用，导致类似的磁振子诱导的动态反作用。在这篇文章中，我们直接观察磁振子诱导的动力学反作用对球形磁性样品的机械振动的影响。此外，动态反作用效应在最近的许多理论建议中发挥了至关重要的作用，因此，我们的工作为未来的实验工作提供了基础，追求许多这些理论建议。
2021-07-09 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Detecting a large magneto-optical shift in Py/NiO bilayers
Universidade Federal Rural de Pernambuco（巴西联邦农村大学）；Universidade Federal de Pernambuco（巴西联邦大学）
本研究通过磁光测量发现Py/NiO双层结构在磁场下产生高达400纳米的光谱位移，证实了反铁磁NiO层内禀磁振子与光的强耦合，为光学调控反铁磁自旋动力学提供了新平台。
2026-09-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Optomagnonic Josephson effect in antiferromagnets
结合先进的光学技术和反铁磁自旋电子学技术，我们提出了一种实现超快自旋输运的方法。在绝缘反铁磁体中，光学Barnett效应引起磁振子的准平衡玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。这种光磁巴尼特效应使我们能够利用相干的高频磁振子超过传统的（亚）太赫兹与内尔磁序。我们发现，这些光学磁振子BEC的宏观相干诱导自旋电流通过弱耦合的两个绝缘AF的结界面，这种光磁约瑟夫森效应实现超快自旋输运。光磁约瑟夫森振荡的周期比皮秒量级的常规振荡周期短得多。因此，我们提出了一种利用光学磁振子玻色-爱因斯坦凝聚体的宏观相干性来实现原子荧光中超快自旋输运的方法。
2021-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.quant-gas
