光磁晶体的设计：迈向微尺度下最优磁子-光子模式匹配

我们提出光磁晶体这一概念：一种基于磁性电介质的微尺度周期图案化结构，可共定域磁子与光子模式。在小体积中的共定域可带来单量子水平上大的光子-磁子耦合，这为这些系统的量子信息处理与量子转换方案开辟了前景。我们从理论上研究一种由带突变缺陷的一维孔阵列构成的简单几何，以铁磁体钇铁石榴石（YIG）为基础材料。我们表明磁子与光子模式均可定域于缺陷处，并利用对称性论证选取最优模式对以最大化耦合。我们表明在该几何中可实现 kHz 量级的光磁耦合，并讨论可能的优化路径以改善耦合强度与光学损耗。