逆法拉第效应诱导的铋铁石榴石米氏球中的自旋波杂化

我们展示了逆法拉第效应可用于设计亚铁磁性铋铁石榴石（BIG）米氏球中的偶极-交换自旋波谱。内部光学米氏共振产生空间结构化的有效磁场，其对称性继承自光学近场，并作为磁振子哈密顿量的可控微扰。对于与平衡磁化强度共线入射的圆偏振光，光学微扰在保持轴对称性的同时打破了镜面宇称，从而使得同一$\widehat{J}_z$扇区内具有相反宇称的磁振子模式能够发生杂化。利用耦合模理论，我们推导了相应的避免交叉谱以及诱导能级分裂的解析表达式，该分裂与泵浦光强度成线性比例。对BIG球的数值计算证实了所预测的杂化，并表明分裂在光学Mie共振附近达到最大，此时场增强和磁光响应最强。我们进一步讨论了阻尼、线宽和热效应的影响，并表明所预测的MHz至数百MHz量级的分裂在实际条件下应可观测。这些结果将BIG米氏谐振器确定为对自旋波谱进行对称性选择性光学控制的一个有前景的平台。