单轴晶体中紧聚焦柱对称矢量涡旋光诱导磁化场特性研究

发布时间：2021-03-28 13:58

　　本文基于逆法拉第效应,利用矢量衍射理论详细研究了紧聚焦的柱对称矢量涡旋光束在单轴晶体中诱导磁化场的分布.探讨了输入光场矢量特性、单轴晶体磁光常数间的比值、o光和e光折射率差以及各向同性介质-单轴晶体界面位置对磁化场分布的影响.数值模拟发现,单轴晶体磁光常数间的比值愈大、o光和e光折射率差越小以及各向同性介质-单轴晶体界面的位置趋近于透镜焦点,都会使磁化强度得到增强,半高全宽减小.与各向同性介质中的磁化场相比,单轴晶体中磁化场半高全宽更小,磁斑长度更长.这将有利于全光磁存储记录密度的提高以及磁化反转率的提升,并为全光磁记录、原子捕获、光刻等应用提供理论指导和新的调控手段. 

【文章来源】：南京师大学报(自然科学版). 2020,43(02)北大核心CSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

紧聚焦光束通过不同材料时的传输示意图

为了研究各向异性材料对磁化场的影响,详细分析各向异性单轴晶体磁光常数A2和A1的比值、e光与o光折射率的差值Δn及界面到x-y面的距离d对磁化场分布的影响规律,本文进行了数值模拟,并定义了磁化场强度最大值(maximum intensity of magnetization field,MIMF)、半高全宽(full width at half maximum,FWHM)、磁斑长度(magnetic spot length,MSL)3个参量对磁化场特性进行表征. 模拟所需参数如无特别说明,均设置为下列值:波长λ=633 nm,涡旋阶数m=1,介质1折射率n1=1,数值孔径NA=0.9,介质2的o光折射率no=1.542 7,e光与o光折射率的差值Δn=0.005,磁光常数A2和A1的比值为2,界面到x-y面的距离d=2λ.2.1 界面对单轴晶体中的磁化场分布的影响

在全光磁记录、数据存储等应用中,柱对称矢量涡旋光常被选用记录光场[4-5,8]. 但具有空间矢量分布的输入光与各向异性的单轴晶体相互作用时将会影响诱导磁化场的分布,因此光场矢量性需要合理选择. 图3所示为不同条件下磁化场半高全宽、磁斑长度及磁化场强度最大值随柱对称矢量涡旋光初始角η的变化. 可以看出,当η从0到π/2变化时,入射光偏振分布也从径向偏振逐渐变化角向偏振,磁化场半高全宽和磁斑长度也逐渐减小,而磁化强度最大值逐渐增大,能量更加集中. 取两个特殊情况,当输入光为径向偏振时,A2对磁斑长度,Δn对半高全宽和强度最大值没有影响. 当输入光为角向偏振时,A2对磁斑长度和半高全宽、Δn对磁化场3个指标没有影响. 而d在这两种情况下变化一致,随其值增大,磁化场半高全宽和磁斑长度相应增大,磁化强度最大值却相应减小. 为了不失一般性,在下面的研究中选取输入光偏振初始角η=π/4.2.3 单轴晶体参数对磁化场分布的影响

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚焦光在单轴晶体中的感应磁化[J]. 石天真,张耀举.  光子学报. 2011(04)



本文编号：3105683