铁磁半导体中磁化的飞秒控制

我们发展了一种由超快光学激发铁磁半导体触发的集体自旋动力学理论。利用平均场近似下的密度矩阵运动方程，并包含磁各向异性和空穴自旋退相干效应，我们预测在与脉冲持续时间相当的超短时间间隔内会出现光致磁化倾斜。这种相干时间域内的飞秒动力学由带间非线性光学极化主导，随后是第二个由费米海磁各向异性主导的时间域。我们通过推导集体自旋的类 Landau--Gilbert 方程来解释数值结果，该方程展示了由于二阶相干非线性光学过程导致的磁各向异性有效场的超快修正。利用 Lindblad 半群方法，我们还推导了由 Mn 自旋和空穴自旋退相干决定的带间极化退相干贡献。我们预测的磁化倾斜及其随后由磁各向异性引起的非线性动力学可以通过改变光脉冲的强度、持续时间和螺旋度来控制，并可通过泵浦 - 探测磁光光谱学进行观测。