Nonlinear magnon polaritons
我们从实验和理论上证明了非线性自旋波相互作用抑制了由片上开口环谐振器探测的钇铁石榴石薄膜微波谱中的混合磁振子-光子准粒子或“磁振子极化激元”。我们观察到的Kittel和微波腔模式之间的强耦合在避免交叉作为磁场的函数在低微波输入功率，但在高功率的间隙完全关闭。实验结果很好地解释了一个理论模型，包括三个磁振子衰变到自旋波的Kittel磁振子。间隙闭合起源于由自旋波的相干反反应引起的高于Suhl不稳定性阈值的铁磁共振的饱和。
2022-09-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Study of the cavity-magnon-polariton transmission line shape
我们从实验和理论上研究了在高质量的三维微波腔中插入低阻尼磁绝缘体产生的腔磁振子极化激元（CMP）的微波传输线形状。虽然固定场测量被发现具有预期的洛伦兹特性，但在固定频率下，场扫描线形状通常是不对称的。这种固定频率的测量表明，微波传输可以用来访问CMP的磁特性，如场线宽度$ΔH$。通过建立一个有效的微波传输振子模型，我们证明了这些线形特征是谐波耦合的一般特征。同时，在经典水平的CMP的基本物理机制是电动相位相关和基于这一原则的第二个模型也准确地再现了实验线的形状特征。为了了解有效耦合振子模型的微观起源，并允许未来的CMP现象的研究扩展到量子制度，我们开发了第三，微观描述，基于格林函数形式主义。用这种方法计算了透射谱，与实验结果符合得很好。
2016-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Electrically controlled photonic circuits of field-induced dipolaritons with huge nonlinearities
本文提出电门控波导架构，利用密度依赖极化场显著增强偶极-极化激元非线性，实现电调反射开关和晶体管，并预测单极化激元级量子阻塞可行。
2024-06-26 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Antiferromagnetic cavity magnon polaritons in collinear and canted phases of hematite
腔自旋电子学探索在自旋电子学和量子现象之间的界面处的轻物质相互作用。迄今为止，研究主要集中在铁磁体与腔光子的杂化上，本文实现了反铁磁腔磁振子极化激元。单个赤铁矿晶体（α-Fe_2 O_3）中的集体自旋运动与具有所需特定对称性的18 - 45 GHz微波腔光子杂交。通过对Morin跃迁的测量，我们从理论和实验上证明了共线相的光子-磁振子耦合是由动力学Neel矢量和倾斜相的弱磁矩介导的.的耦合强度g示出与各向异性场的共线相和与Dzyaloshinskiii-Moriya场在倾斜相的比例。我们实现了强耦合制度在倾斜（C > 25在300 K）和非共线相（C > 4在150 K），从而与反铁磁相干信息交换。这些结果证明了一个通用的策略，以实现反铁磁腔磁振子极化激元不同的对称性，打开反铁磁材料的领域的腔自旋电子学。
2022-03-21 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Universal Characterisation of Cavity--Magnon Polariton Coupling Strength Verified in Modifiable Microwave Cavity
利用可调谐的3D打印凹腔，可以对不同磁性样品的光子-磁振子耦合的频率依赖性进行全面研究。实现了强耦合，其值范围在20- 140 MHz之间。在这里首次通过实验验证的重新设计的理论使耦合值能够仅从模拟中计算，从而使未来的实验能够精确设计异国情调的腔设计，而不受样品和腔几何形状的限制。最后，深强耦合制度的要求被证明是可以实现的，在这样的实验。
2020-08-27 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Exchange Magnon-Polaritons in Microwave Cavities
我们制定了一个散射理论来研究磁性薄膜在微波腔超越独立自旋和旋转波近似的Tavis-Cummings模型。我们表明，强耦合不仅可以实现的铁磁共振（FMR）模式，但也为自旋波共振（SWR）的耦合强度是模式依赖性和减少模式指数的增加。强耦合机制也可以通过自旋泵入金属接触来电访问。
2015-03-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Ultrastrong magnon-magnon coupling and chiral spin-texture control in a dipolar 3D multilayered artificial spin-vortex ice
提出一种由多层人工自旋冰纳米阵列组成的3D磁子超材料，实现了超强磁子-磁子耦合（归一化耦合率0.57）、零场GHz模式频移及手性选择性磁子光谱控制。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Terahertz-frequency magnon-phonon-polaritons in the strong coupling regime
当光和物质之间的相互作用足够强烈，形成称为极化激元的新混合模式时，就会发生强耦合。在这里，我们报告的强耦合的电和磁自由度的超快太赫兹（THz）频率的电磁波。在我们的系统中，铁电锂铁酸盐（LiNbO $_3$）中的光学声子与THz电场强耦合形成声子-极化激元，同时通过THz磁场与相邻的倾斜反铁磁铒正铁氧体（ErFeO $_3$）中的磁振子强耦合.强耦合导致新的磁振子-声子-极化激元模式的形成，我们在实验中观察到的波矢-频率色散曲线作为一个避免的交叉和在时域作为正常模式拍频。我们简单而多功能的片上波导平台提供了一个有前途的途径，探索超快太赫兹自旋电子学应用和相互作用的量子性质。
2018-02-11 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Detectability of Axion Dark Matter with Phonon Polaritons and Magnons
凝聚态系统中的集体激发，如声子和磁振子，最近被提出作为光暗物质的新的检测通道。我们表明，激发i）光学声子极化激元极性材料中的${\mathcal O}$（1 T）磁场（通过轴子-光子耦合），和ii）磁有序材料中的带隙磁振子（通过轴子风耦合到电子自旋），可以覆盖难以达到的${\mathcal O}$（1-100）meV质量窗口QCD轴子暗物质与不到1千克-年的曝光。找到大量的光学声子或磁振子模式，可以耦合到轴子场的材料是至关重要的，建议一个程序来寻找一系列的材料具有不同的共振能量和激发选择规则，我们概述了规则，并讨论了一些候选目标，留下一个更详尽的搜索未来的工作。单光子、声子和磁振子探测器的不断发展将为实验实现这里提出的想法提供关键。
2020-05-20 astro-ph.CO cond-mat.mtrl-sci hep-ph
THz-frequency cavity magnon-phonon-polaritons in the strong coupling regime
我们证明了磁振子和声子对太赫兹（THz）频率电磁波的强耦合作用局限于光子晶体（PhC）腔中。我们的腔体由一个二维阵列的空气孔切割成一个混合板的铁电锂铌酸盐（LiNbO $_3$）和铒正铁氧体（ErFeO $_3$），倾斜的反铁磁晶体。LiNbO $_3$中的声子和ErFeO $_3$中的磁振子分别与受限电磁波的电场和磁场分量强耦合。这导致形成新的腔磁振子声子极化激元模式，我们实验观察到的正常模式分裂的频谱和避免交叉的温度-频率图。该腔还具有模式体积$V=3.4\times10^{-3}λ^3\simeq0.5(λ/n)^3$ $μ$ m $^3$，并且可以实现高达1000的Q因子。这些因素促进了太赫兹腔自旋电子学和量子电动力学领域的研究。
2017-07-12 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Topological edge states in dipolar zig-zag stripes
研究了具有易磁化轴的点磁偶极子之字形堆叠链的磁振子谱。由于偶极相互作用的各向异性和Z字形链晶胞的两点基础相结合，在二维Z字形晶格中产生拓扑非平凡的磁振子带。调整晶胞中两个亚晶格位置之间的距离会导致能带接触，这会触发体带的陈数交换，从而切换热导率的符号和锯齿形条纹中边缘模式的运动感。我们发现，这些拓扑功能生存时的偶极相互作用的范围被截断的第二个最近的邻居。
2022-09-05 cond-mat.mtrl-sci
Spin pumping driven by magnon-polaritons in a ferromagnet-coplanar superconducting resonator hybrid system
该研究在1.4 K的铁磁体–共面超导谐振器杂化系统中，利用逆自旋霍尔效应电学探测磁振子–光子强耦合驱动的自旋泵浦，并揭示耦合强度随微波功率增强而降低及超导谐振器的阈值非线性。
2025-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Hybrid Magnonics with Localized Spoof Surface Plasmon Polaritons
本文提出一种支持赝局域表面等离激元的微波螺旋谐振器，通过与钇铁石榴石球实现强光子-磁振子耦合，并展示了其在混合磁振子系统中的工程潜力和应用前景。
2024-09-02 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Overcoming intrinsic material limitations through cavity feedback
University of Alberta（阿尔伯塔大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
本文通过主动微波反馈抑制腔磁极子线宽，使极子-声子合作度提升至150，实现光、磁极子和声子三模式混合的直接证据。
2026-03-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Internal dipolar field and soft magnons in periodic nanocomposite magnets
我们研究了交换耦合硬（SmCo $_5$）和软（FeCo）相的三维纳米复合磁体中的自旋波激发。偶极相互作用将自旋波能量分裂成自旋波流形的上分支和下分支。当软相的量增加时，低位自旋激发的能量由于两个原因而显著软化：（i）锁定在软相区中的低位模，其自旋波隙在${\bf k}= 0$处，其比例近似与软相的各向异性常数成比例，以及（ii）来自在硬相形成的磁荷的内部偶极场。具有平行于磁化的法线的软边界使自旋波流形向较低能量移动。随着添加更多的软相，自旋波隙关闭，并且系统移动到另一个基态，其特征在于硬相和软相的自旋之间的磁化失配。
2016-02-12 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Steering between Level Repulsion and Attraction: Broad tunability of Two-Port Driven Cavity Magnon-Polaritons
腔-磁振子极化激元（CMP）是微波谐振腔中磁性样品中腔光子与磁振子杂交产生的准粒子。在强耦合区，宏观耦合强度超过个体耗散，存在相干的信息交换。这使得CMP成为未来应用的有希望的候选者，例如在信息处理中。CMP研究的最新进展现在不仅允许按需创建CMP，而且允许调整耦合强度-这可以被认为是增强或抑制信息交换。这里，我们超越了标准的单端口驱动CMP，采用了双端口驱动CMP。我们通过两端口之间的相对相位$ϕ$和幅度场比$δ_0$来控制耦合强度。具体来说，我们从输入输出理论中推导出一个新的表达式，用于研究双端口驱动CMP，并讨论了耦合强度的影响。此外，我们研究中间的情况下，相对相位之间的最大值和最小值，特别是，高$δ_0$制度，这还没有被探索。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Cavity-Induced Strong Magnon-Magnon Coupling in Altermagnets
研究altermagnets中腔光子介导的相反手性交换磁子的长距离强耦合，发现其高度各向异性，为基于磁子的量子信息处理开辟新途径。
2023-07-03 cond-mat.mtrl-sci
A room-temperature cavity-magnonic source of correlated microwave pairs
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）
本研究在室温下利用混合磁子-光子平台实现了相干微波对源，通过非退相干激发和非线性动力学产生真实随机性和多通道相关性，为经典和量子应用提供新途径。
2026-01-30 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantized orbital angular momentums of dipolar magnons and magnetoelectric cavity polaritons
本文研究三维受限磁绝缘体中偶极磁振子的量子化轨道角动量及其与电极化序耦合形成的磁电态，揭示时间反演与空间反演对称性同时破缺特性，为亚波长磁电量子发射器实现提供理论基础。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Hybridized magnonic materials for THz frequency applications
本文综述了基于反铁磁体磁振子与等离激元、声子及光子杂化的混合系统在太赫兹频段的最新理论与实验进展，并探讨了强耦合、巨自旋能斯特效应和自旋力矩调控等应用方向。
2024-01-27 cond-mat.mtrl-sci
Dynamical phase-field model of cavity electromagnonic systems
提出一种3D动力学相场模型，可模拟腔电磁子系统中电磁波、磁化与应变的耦合动力学，成功预测磁极化激元激发及三重共振等行为，为量子传感与通信器件的设计与制造提供计算工具。
2024-08-25 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Tunable Coupling, Topology, and Chirality by Antimagnons in Magnetic Multilayer
本研究提出2D-SSH4类SSH二维模型，通过反磁振子重构磁振子系统能带拓扑，实现可调自旋波耦合与手性，解释铁磁多层膜拓扑表面态起源，为拓扑磁振子器件提供设计框架。
2025-08-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Anomalous Hall effect driven by dipolar spin waves in uniform ferromagnets
在铁磁体中，传导电子与偶极自旋波相互作用产生一种新型的反常霍尔效应。这种效应甚至存在于没有相对论自旋轨道耦合的均匀铁磁体中。霍尔电导率的主要贡献是成比例的手征自旋相关的动态自旋纹理和物理上理解的偶极磁振子的斜散射。
2015-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Observation and control of collective spin-wave mode-hybridisation in chevron arrays and square, staircase and brickwork artificial spin ices
长期以来，人们一直预测纳米图案人工自旋系统中会出现偶极磁振子-磁振子耦合。然而，这种现象和相关的集体自旋波签名的观察，直到最近才被证明是难以捉摸的或限于低功率的边缘模式，这是难以测量的实验。在这里，我们描述了偶极模式杂交的必要条件，它可能是如何控制的，为什么它没有观察到更早，以及如何强耦合可能发生之间的纳米磁体体模。我们实验研究了四种纳米图案化的人工自旋系统的几何形状：“V形”阵列，“正方形”，“楼梯”和“砖”人工自旋冰。我们观察到显着的动态偶极耦合在所有系统中的相对耦合强度和避免交叉的微磁模拟结果支持的差距。我们展示了可重构模式杂交制度，在每个系统中，通过微观状态控制，并在这样做阐明的基础动力学动态偶极耦合与可重构磁振子的影响。我们证明，通过边缘效应对体模的限制在偶极混合模中发挥着关键作用，并且将纳米岛视为相干旋进的宏观自旋或自旋驻波不足以捕捉实验观察到的耦合现象。最后，我们提出了一个参数空间搜索，详细说明如何耦合强度可以通过纳米制造尺寸和材料性能进行调整。
2021-12-10 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Multiple Rabi Splittings under Ultra-Strong Vibrational Coupling
从分子液体提供的高振动偶极强度，我们证明了分子振动可以超强耦合到多个IR腔模式，拉比分裂达到振动频率的$24\%$。作为超强耦合制度的证明，我们的实验数据明确地揭示了来自相互作用能中的反共振项和分子振动本身的偶极自能对极化激子动力学的贡献。特别是，我们测量了一个真正的振动极化激元带隙CA的开放。$60$ meV。我们还证明了多模分裂效应定义了一个完整的振动梯形的重极化激元状态完美解决。这些研究结果揭示了广泛的可能性，在振动的超强耦合制度，影响这种耦合系统的光学和分子性质，特别是在模式选择性化学的背景下。
2016-09-06 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
