Optical excitation of multiple standing spin modes in 3D optomagnonic nanocavities
本研究首次在铁石榴石纳米圆柱构成的三维光磁纳米腔中实验观测到多支驻波自旋模式，借助局域光学共振的光生有效磁场限制实现激发，在三维空间达成自旋波模式量子化与非均匀性，为三维光磁学发展开辟新路径。
2023-10-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Monolithic Magneto-Optical Mach-Zehnder Isolator Using Laser-Annealed Iron Garnet on a Silicon Waveguide
Kyocera Corporation（京瓷株式会社）；Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）
研究基于磁光石榴石的单片集成光隔离器，通过真空局部激光退火避免传统炉退火高温对芯片的损害，在硅基马赫-曾德尔干涉仪内实现Ce:YIG结晶，给出器件性能参数，证明可通过高通量技术集成热敏感硅光子器件和磁光薄膜。
2026-07-24 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Magneto-optical hologram lens with microsecond focal switching in magnetic garnet
Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University（东北大学电气通信研究所）；Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.（信越化学工业株式会社）
研究基于磁性石榴石薄膜磁全息图的磁光有源透镜，用永磁体阵列创建图案聚焦激光束，通过施加磁场脉冲可逆切换聚焦状态，优化后实现10.8μs切换速度，超传统有源透镜，为超快有源透镜提供概念验证。
2026-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Coherent Magnetism and Spin-Orbit Interaction in Garnet Films Probed with Femtosecond Magneto-Optical Four Wave Mixing
本文报道了在飞秒激光脉冲激发下石榴石薄膜中自旋态的退相。结果表明，利用外加静磁场可以有效地产生和控制磁光四波混频信号。两个或三个飞秒脉冲的自衍射允许我们独立地确定相干响应时间（$T_2$ <50 fs）和发生在几个步骤中的布居弛豫。在激光诱导的退磁之后，自旋-晶格弛豫是主要机制（$T_{1,spin-lat}$ <1.35 ps），并且磁化的旋进发生在稍后的时间（$T_{1,prec}$ <150 ps）。考虑到自旋的基本相对论量子动力学，用多能级类氢系统模拟自旋态的相干响应。我们的实验方法是通用的，并开辟了研究有序磁系统中的量子磁性在信息和通信技术中的应用。
2013-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Garnet-free optical circulators monolithically integrated on spatially modified III-V quantum wells
光环行器是光子网络中不可或缺的组件，其目的是在其N端口之间以单向方式路由信息1，2。一般来说，这些设备依赖于磁光石榴石3与可观的费尔德常数，利用与其他元件，如永磁体，波片，双折射晶体和/或分束器。因此，这些布置通常体积庞大，因此不利于片上光子集成4 -6。感兴趣的是设计策略，通过该策略，可以在发光半导体平台上单片制造小型化的光学环行器，仅依靠材料本身固有的物理特性。通过利用非厄米性和非线性之间的相互作用，在这里，我们展示了一类新的空间修改的III-V量子阱系统的芯片级循环器。这些无石榴石单向结构在1550 nm处具有宽带（超过2.5 THz），有效无损耗，保色，并且在原理验证演示中，当在毫瓦（mW）功率水平下在脉冲模式条件下使用时，提供了23 dB的隔离。
2016-06-22 physics.optics
Photonic Crystal Defect Nanocavities Based on Monocrystalline Yttrium Iron Garnet
Keio University（庆应义塾大学）；the University of Tokyo（东京大学）
本研究开发YIG-绝缘体平台与高精度纳米图案化技术，制备出基于单晶铋掺杂YIG的光子晶体缺陷纳米腔，实现1500 nm波长附近的高Q因子，为光-磁相互作用及小型化非互易光子器件提供了新平台。
2026-08-25 physics.optics
Comments on "Amplifying magneto-optical photonic crystal, Appl. Phys. Lett. 97, 061116 (2010)"
这份报告关注的分析解决方案预测掺杂晶体的复折射率，基于掺杂剂和未掺杂晶体的折射率的经验值。另一位作者曾报道过一种计算掺铒钆镓石榴石折射率的解析方法。我的第一个评论与另一位作者提出的解决方案有关，在那里我展示了一种导致不同解决方案的替代方法。虽然我的评论是关于铒作为掺杂剂和钆镓石榴石作为未掺杂的晶格，我在这里提出的分析解决方案可以适用于任何掺杂的晶体。我的第二个评论是关于在这种情况下麦克伯关系的局限性和虐待。
2018-08-14 physics.optics
Polarization-selective magneto-optical modulation
我们研究了钇铁石榴石铁磁球谐振腔中的磁光耦合。我们发现该谐振腔可以作为偏振选择性光调制器工作在电信波段。互调增益可以在非线性区域中用于放大。
2022-09-29 cond-mat.other physics.optics
A Magnetically Switchable Bifocal Metasurface
Istituto Nazionale di Ottica (INO) Consiglio Nazionale delle Ricerche (CNR)（意大利国家光学研究所（INO）意大利国家研究委员会（CNR））；Dipartimento di Chimica e Chimica Industriale, Università di Pisa（比萨大学化学与工业化学系）
本文提出一种可调双焦点磁光超材料，通过外部磁场调节焦距，实现非机械可调聚焦。
2026-04-30 physics.optics
Broadband squeezed light field by magnetostriction in an opto-magnomechanical
本文提出一种在光-磁-力学系统中利用磁致伸缩效应产生宽带压缩光场的新机制，该压缩光场对温度鲁棒，可用于量子精密测量等应用。
2024-02-07 physics.optics quant-ph
Optical properties of a four-layer waveguiding nanocomposite structure in near-IR regime
本文从理论上研究了由钇铁石榴石磁光波导层构成的四层结构中TE模和TM模的光学特性。考虑到钇铁石榴石的双折射特性，导出了色散方程，并提出了一种导模识别的新算法。分析了结构的色散谱，计算了结构上的能流分布。在200 nm的波长范围内实现波导层内的部分功率通量之间的四倍差。
2017-03-16 physics.optics
Magneto-optical coupling in whispering gallery mode resonators
我们证明，钇铁石榴石微球支持光学回音壁模式类似于那些在非磁性介电材料。铁磁力矩的方向通过Voigt效应调谐谐振频率以及通过Faraday效应调谐偏振旋转的程度。回音壁模式的传播方向相对于磁化方向旋转，对这种模式中的磁光耦合的理解是腔光磁学新兴领域的基础。
2015-12-03 cond-mat.mes-hall physics.optics
Band Edge Effects and Normal Mode Propagation in Waveguide Magnetophotonic Crystals
研究了脊形波导磁光子晶体的带边现象。简正模分析用于研究近带边缘和布拉格中心波长群速度及其与偏振的关系。在（111）钆镓石榴石（GGG）衬底上的液相外延（LPE）BiLuIG膜上通过聚焦离子束铣削图案化的布拉格光栅中观察到与输入的大偏振偏离。在光子晶体中的光谱响应的传输矩阵分析允许从测量的透射率和偏振旋转确定椭圆偏振的正常模式的相位。与非双折射法拉第旋转器不同，在偏振旋转和法向模相位差之间存在非线性关系。在带边附近和谐振腔中心波长处，发现左右椭圆偏振的简正模之间存在较大的相位差和光学慢化。分析和比较了这两种系统的驻波光子捕获和光学慢化。
2006-07-18 physics.optics
Significant enhancement of magneto-optical effect in one-dimensional photonic crystals with magnetized epsilon-near-zero defect
磁光材料的非互易（NOR）传输在光隔离、全光信号处理和集成光子电路等广泛的应用中起着至关重要的作用。其基本机制是，静态磁场可以打破磁光材料存在的时间反演对称性。然而，由于材料的磁光活性较弱，典型的NOR器件通常需要较大的尺寸。在此，我们的理论研究表明，NOR传输可以在一维光子晶体与磁化ε近零（ENZ）缺陷，由于强场局域化的ENZ介质中获得。在ENZ介质中，固有的弱磁光活性显著增强。在我们的配置中，沿着两个相反入射方向的透射峰的波长漂移可以比缺陷层是正常铋铁石榴子石的情况高出高达100倍。这一结果将为设计新型的小尺寸磁光器件提供新的思路，并为开发纳米尺度电磁波导向材料开辟新的途径。
2018-04-13 physics.optics
Localized crystallization of Ce:YIG thin films on Si using CO2 laser annealing for integrated nonreciprocal photonic device applications
National Engineering Research Centre of Electromagnetic Radiation Control Materials, University of Electronic Science and Technology of China（电磁辐射控制材料工程技术研究中心，电子科技大学）；State Key Laboratory of Electronic Thin-Films and Integrated Devices, University of Electronic Science and Technology of China（电子薄膜与集成器件国家重点实验室，电子科技大学）
研究使用CO2激光退火探索Ce:YIG薄膜用于集成光子器件应用的结晶和磁光特性，并制备了基于SiN上Ce:YIG薄膜的MZI型光隔离器，实现了一定的饱和法拉第旋转、传播损耗、隔离比和插入损耗。
2026-07-21 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Selection rules for cavity-enhanced Brillouin light scattering from magnetostatic modes
我们通过实验确定了钇铁石榴石球的光学回音壁模式中布里渊光散射的静磁模式。通过铁磁共振谱的磁场色散和与微波驱动天线的已知场分布的耦合强度来识别每个模式。我们的光学测量证实了最近的预测，高阶静磁模式也可以产生光散射，根据选择规则来自轴对称。在此基础上，总结了布里渊光散射的选择规则。我们给出了实验证据，非均匀磁振子的光磁耦合可以高于均匀Kittel模式。
2018-06-08 cond-mat.mes-hall physics.optics
Optical Vortex Spin-Orbit Control of Refractive Index in Iron Garnets
本文发现轨道角动量态在磁光介质中产生态特定非互易效应，通过横向动量传递诱导自旋-轨道耦合改变折射率，为OAM选择性非互易光子器件和自旋电子学架构奠定基础。
2025-07-02 physics.app-ph physics.optics
Four-layer nanocomposite structure as an effective optical waveguide switcher for near-IR regime
我们提出了一个理论研究的色散和能量特性的本征波（TE-和TM-模式）在一个四层结构组成的磁光钇铁石榴石引导层上的介质基板覆盖的平面纳米复合材料的指导多层。考虑了钇铁石榴石的双折射特性，导出了色散方程，并提出了一种导模识别的新算法。我们证明了TE和TM模式的偏振开关依赖于引导层的几何参数。色散图和场分布被用来说明传输特性的变化与纳米复合层的多层厚度比的变化。计算了结构上的能流分布，得到了最佳导引区的条件。在波导层中的功率开关比约为6 dB的波长范围为100 nm的示出实现。
2019-03-03 physics.optics
Influence of misfit strain on the Goos-Hanchen shift upon reflection from a magnetic film on a nonmagnetic substrate
错配应变对近红外电磁波在从由磁性、旋向性（即，其介电常数张量元素依赖于磁化强度）在钆镓石榴石衬底上沉积的钇铁石榴石薄膜进行了理论研究。在横向磁光克尔效应的几何形状，它示出的几何膜/衬底界面附近的机械应变可以引起一个显着的横向偏移的光束的入射角接近法向入射，没有位移出现在应变的情况下。我们的计算表明，以及正值和负值的横向位移，这取决于入射光的偏振和膜的厚度。相反的失配应变，横向位移上的旋向性膜的磁化强度的影响是更明显的TM-比TE极化波。
2019-03-05 physics.optics
Hybrid graphene/silicon integrated optical isolators with photonic spin-orbit interaction
光隔离器是光子计算和通信中的重要组成部分。在传统光学中，隔离器是用磁光石榴石实现的。然而，由于材料生长的困难和庞大的器件占地面积，将这些材料结合在集成平台上仍然具有挑战性。在这里，我们提出了一个超紧凑的集成隔离器，利用石墨烯的磁光性能的绝缘体上硅平台。光子非互易性的实现是因为石墨烯中经历不同光学自旋的回旋加速器对反向传播光表现出不同的响应。利用腔谐振效应，我们数值优化了器件的设计，它表现出良好的隔离性能，消光比超过45 dB，插入损耗约12 dB，在1.55 μ m附近的波长。具有石墨烯的CMOS兼容性和大幅减少的设备足迹，我们的建议揭示了非互易光子器件的单片集成。
2016-03-21 physics.optics
Magneto-optical imaging technique for hostile environment: the ghost imaging approach
我们开发了一种新的方法在磁光成像（MOI），首次应用鬼成像（GI）协议进行法拉第显微镜。MOI是通过外斯畴形状、尺寸和动力学分析来研究材料样品的磁性的最重要的方法。然而，在某些极端条件下，如E。G.在低温或高磁场应用中，由于难以在这样的环境中创建有效的成像系统，所以存在磁畴图像的缺乏。在这里，我们提出了一种创新的MOI技术，将成像光路与照明物体的光路分开。该技术基于热光GI，并利用光束之间的相关性来检索磁畴的图像。作为原理的证明，所提出的技术被应用于法拉第磁光观察的钇铁石榴石样品的剩磁畴结构。
2015-07-09 physics.optics quant-ph
Steering light with magnetic textures
我们利用磁光效应和钇铁石榴石薄膜中磁畴的可重构性来研究可见光的转向。自发形成的条纹域被用作场控光栅，允许光的主动时空控制。我们讨论的方法背后的基本思想，并提供了一个定量描述所获得的光图案的字段依赖性。最后，我们计算和实验验证了我们的磁光光栅的效率。
2022-01-11 cond-mat.mes-hall physics.optics
Excitation and relaxation dynamics of spin-waves triggered by ultrafast photo-induced demagnetization in a ferrimagnetic insulator
利用时间分辨磁光成像技术研究了面外磁场作用下铁基石榴石薄膜中自旋波的激发和传播动力学。通过相位分辨自旋波层析成像的实验结果和随后的数据分析，揭示了沿样品深度方向的光致退磁（PID）触发的自旋波的激发。此外，PID的快速弛豫伴随着自旋转移，由于自旋波发射被观察到。讨论了石榴石膜中PID的可能情况。最后，我们开发了一个模型的自旋波激发触发PID和解释的磁场依赖于所观察到的自旋波的振幅。
2020-03-11 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Nonlinear interferometry-based metrology of magneto-optical properties at infrared wavelengths
针对红外磁光计量元件缺乏的问题，提出基于非线性干涉测量、以可见光探测红外特性的方法，并在近红外600 nm带宽内测量铋铁石榴石的Verdet常数。
2024-06-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
TMOKE as efficient tool for the magneto-optic analysis of ultra-thin magnetic films
超薄磁性介电薄膜在纳米光子学和自旋电子学中有着重要的应用。在这里，我们提出了一个有效的方法，磁光研究的超薄磁性薄膜，它允许一个访问其磁化状态和磁光特性。它是基于表面等离子体激元辅助横向磁光克尔效应（TMOKE）。在我们的实验中，亚100纳米厚的铋取代的镥铁石榴石薄膜覆盖等离子体金光栅进行了分析。表面等离子体激元极化激元的激发提供了高达0.04的TMOKE的共振增强，并使其易于在实验中检测。对于厚于40 nm的膜，TMOKE略微取决于膜厚度。膜厚度的进一步减小减小了TMOKE，因为对于这样的厚度，表面等离子体激元-极化激元场部分地穿透非磁性衬底内部。然而，TMOKE仍然是可测量的，即使是几纳米厚的薄膜，这使得该技术独特的超薄膜的磁光研究。特别地，所提出的方法揭示了磁膜介电常数张量的非对角分量随着膜厚度的减小而略微增长。
2018-02-09 physics.ins-det physics.optics
Integrated magneto-optic based magnetometer: classical and quantum limits
本文提出并实验验证了一种基于硅集成光子学与磁光薄膜异质集成的全光学磁强计，利用非互易相移实现室温下优于40 pT/√Hz的灵敏度和超过80 dB的动态范围，并具备规模化制造与片上集成的潜力。
2025-08-21 physics.app-ph physics.optics
Waveguide integrated high performance magneto-optical isolators and circulators on silicon nitride platforms
光隔离器和环行器是光子集成电路中必不可少的器件。尽管在绝缘体上硅（SOI）平台上取得了重大进展，但在氮化硅（SiN）平台上集成光隔离器和环行器的报道很少。本文报道了基于标准硅光子学铸造工艺和磁光薄膜淀积技术，在SiN平台上实现磁光隔离器的单片集成。我们成功地在SiN衬底上生长了高质量的MO石榴石薄膜，其法拉第旋转角高达-5900 deg/cm。我们显示了优越的磁光品质因数（FoM）的MO/SiN波导相比，MO/SOI的优化器件设计。我们展示了基于SiN的TM/TE模式宽带和窄带光隔离器和环行器，具有高隔离比、低串扰和低插入损耗。特别是，我们观察到1 dB的插入损耗和28 dB的隔离比在SiN赛道谐振器为基础的隔离器在1570.2 nm波长。SiN的低热光系数也确保了器件的优异温度稳定性。我们的工作为在SiN平台上集成高性能非互易光子器件铺平了道路。
2020-08-26 physics.app-ph physics.optics
Analyser-free, intensity-based wide-field magneto-optical microscopy
在传统的克尔和法拉第显微镜中，样品被平面偏振光照射，并且磁畴对比度由利用克尔或法拉第旋转的分析器产生。在本文中，我们证明了分析仪的磁光显微镜的基础上依赖于磁强度调制的光的可能性：（i）横向克尔效应可以应用于面内磁化材料，证明了FeSi片。(ii)用圆偏振光照射相同的样品导致具有与常规克尔对比度不同的对称性的域对比度。(iii)圆极化也可以用于垂直磁化的材料，如石榴石薄膜和铁氧体CoFeB薄膜。(iv)特定角度的平面偏振光可用于平面内和垂直介质。(v)周向光入射导致面内材料上的畴对比度，其在磁化强度上是二次的，并且导致畴边界对比度。(vi)甚至可以在没有起偏器的情况下获得域对比度。在情况（ii）和（iii）中，对比度由MCD（磁性圆二色性）产生，而MLD（磁性线性二色性）负责情况（v）中的对比度。畴界反差是由于金属样品中的磁光梯度效应引起的。由于相移磁光振幅的干涉，也可以产生畴界对比度。本文用麦克斯韦-菲涅耳理论解释了这种反差现象。
2021-05-13 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
