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      位相調控光電耦合奇異點增強的磁子頻率梳研究獲進展
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      位相調控光電耦合奇異點增強的磁子頻率梳研究獲進展

      近日,中國科學院上海技術物理研究所紅外科學與技術重點實驗室姚碧霂、陸衛團隊與山東大學物理學院饒金威團隊合作,并聯合上??萍即髮W、華中科技大學和浙江大學等,在光誘導電子自旋強耦合態中構建奇異點,通過光電耦合位相調控以提升基于磁子(電子自旋集體激發)的頻率梳的產生效率,創造了迄今為止磁子體系中頻率梳齒數的最高紀錄。相關研究成果以Enhancement of magnonic frequency combs by exceptional points為題,發表在《自然-物理》(Nature Physics)上。

      光學頻率梳由離散光譜線構成,展現出等間距以及梳狀的信號分布。光學頻率梳提高了頻率測量的精度,在衛星導航、精密距離測量、原子鐘和分子識別等領域具有重要作用。光學頻率梳的應用推進了其他物態頻率梳的研究。電子自旋集體激發形成的磁子具有免疫焦耳熱的優勢,其靈活的自旋動力學調控特性是融合多種物態優勢的優異載體。然而,常規的磁子頻率梳因依賴材料的非線性效應,需要較高功率密度才能夠產生有限的梳齒,這限制了其向高效、片上集成、可調節的磁子功能器件轉化的進程。

      此前,該團隊發現光誘導磁子態的優勢。該態與常規磁子模式不同,其有效磁矩受光誘導泵浦的相干控制且磁矩更低、阻尼更小,在驅動功率較低時能夠引發較大進動偏角,形成非線性效應,促成磁子頻率梳形成。該團隊通過位相調控實現了對光誘導磁子耦合過程及其非線性響應的操控,增強了非線性耦合效應,達成了磁子頻率梳的增長。這一增強效應不依賴于驅動功率的提高,而是通過優化非線性耦合過程實現的。此外,光誘導磁子的高度可調特性使得科研人員能夠通過簡單操控泵浦功率、頻率和極化以控制磁子頻率梳。

      該研究融合了磁子頻率梳與非厄米奇異點兩個關鍵概念,展示了通過耗散來操控非線性磁子模式的能力,這對非厄米物理和磁子電子學具有重要意義。研究開發的高效磁子頻率梳生成方法,推動了磁子電子學中寬頻帶、離散且相干自旋波源的研究,并有望在靈敏的光電檢測應用中發揮建設性作用。

      研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院戰略性先導科技專項(B類)、上海市基礎研究領域項目的支持。

      a、磁子模式(示意圖中類比為陀螺)間的特殊耦合狀態,能夠提高磁子頻率梳(示意圖中表示為光帶)的產生效率;b、利用奇異點增強磁子頻率梳原理圖;c、位相調控下磁子頻率梳的增強

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