天游线路检测中心 光与电子的强相互作用(3)＊＊＊铁磁薄膜的“强耦合”状态＊＊＊

微波光子与自旋的耦合常数𝑔_𝑚 是应用说明 ER200007的式(1)所示，它与自旋数(磁矩)的平方根成正比。因此，当采用常规方法对自旋次数较多的铁磁材料，特别是线宽较窄的样品进行FMR测量时，会由于比“珀塞尔效应”更强的相互作用而达到“强耦合”状态，无法获得正常的光谱。图1(a)是出现这种“强耦合”状态时的异常频谱的示例。当填充因子显着降低以产生如图1（d）所示的“弱耦合状态”时，获得如图1（c）所示的正常光谱。

图1 铁磁薄膜样品（钇铁石榴石（YIG））强弱耦合态的FMR光谱测量示例

(a) YIG-FMR 频谱，由于强耦合状态，ESR 设备发出异常信号。 (b) 测量 (a) 中的光谱时将样品放置在腔体内。 (c) 弱耦合状态下的 YIG-FMR 谱。 (d) 测量 (c) 中的光谱时将样品放置在腔体内。 (e) YIG 薄膜样品。

“强耦合状态”下的空腔频谱

图2 YIG-CMP腔频谱示例

图 2 是在每个磁场中测量的腔体频谱 (Q-dip) 的二维图，样品设置在腔体中心。与“珀塞尔效应”不同，当接近共振磁场时，光谱中的峰值完全分离并显着移动。根据谐振磁场中的光谱分裂宽度（如箭头所示），耦合常数𝑔_𝑚  ∕2𝜋= 36 MHz。Q_L 价值约 8200 (𝑘_𝑐  ∕ 2𝜋 = 055 MHz) ，半宽 (HWHM) 约为 75μT (𝛾_𝑚/ 2𝜋 = 21 MHz),𝑔_𝑚>𝑘_𝑐 , 𝛾_𝑚 因此，这个系统可以说处于“强耦合”状态。腔与铁磁磁振子强耦合的系统称为腔-磁振子极化子（CMP）。 CMP是一种人工量子，被认为是微波光子和磁振子自旋整合产生的“赝粒子”，是最近在量子光学和量子信息物理等领域引起关注的系统。^[1]

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