将微波光子耦合至 Cu$_2$OSeO$_3$ 中的拓扑自旋织构

被称为磁斯格明子的拓扑保护纳米尺度自旋织构具有类粒子特性，并呈现出涌现磁效应。在块体立方螺旋磁体中，利用自旋电子学中的铁磁共振等技术已识别出不同的斯格明子共振模式。然而，微波光子与斯格明子共振模式之间的直接光-物质耦合尚未得到证实。利用两种不同的腔系统，我们实现了在块体 Cu$_2$OSeO$_3$ 中观测腔共振模式与两种共振斯格明子模式（逆时针回转模式与呼吸模式）之间的直接相互作用。对于这两种共振模式，我们在 57 K 处发现了最大的耦合强度，表现为简并点处腔线宽的增强。我们研究了在预期斯格明子相内有效耦合强度随温度的变化关系。我们将有效耦合强度的最大值归因于大量斯格明子的存在，并相应地归因于完全稳定的斯格明子晶格。我们的实验结果表明，光子与磁斯格明子共振模式之间的耦合取决于这些拓扑粒子的相对密度，而非系统中的纯自旋数。