一种用于磁光学的全新简单模型揭示了意外的自旋切换

在磁光学中，样品的自旋角动量 $S_z$ 通过旋转角和椭偏率间接探测，而后者主要由非对角极化率 $\chi^{(1)}_{xy}$ 决定。 $S_z$ 与 $\chi^{(1)}_{xy}$ 之间的直接解析关系对磁光学的成功是必要的且至关重要，但由于量子力学上该关系隐藏在态求和之中，通常难以获得。本文我们提出一种全新简单的模型来建立这种亟需的关系。我们的模型基于胡克模型，但包含自旋轨道耦合。在连续波激发下，我们表明对于固定光子频率 $\omega$，$\chi^{(1)}_{xy}(\omega)$ 确实与 $S_z$ 成正比。如此优雅的关系令人鼓舞，我们想知道我们的模型是否也能描述自旋动力学。通过允许自旋动态变化，令我们惊讶的是，我们的模型预测超快激光脉冲可以诱导自旋进动；在适当参数下，激光甚至可以将自旋从一方向反转到另一方向。这对圆偏振和线偏振光均成立。自旋反转窗口狭窄。这些意外结果极类似于在更复杂的亚铁磁稀土化合物中发现的全光螺旋度依赖的磁开关。因此，我们相信我们的自旋轨道耦合模型可能在自旋切换过程中找到一些重要应用，这是飞秒磁学中的热点话题。