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案例分享 | 前沿物理實驗室突破全光學磁翻轉研究瓶頸:德思特脈沖發(fā)生器賦能飛秒級磁矩操控

德思特測試測量 ? 2025-07-02 17:39 ? 次閱讀
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?破局飛秒級調控困境:超快響應的精準之鑰

在前沿的全光學磁翻轉(All-Optical Magnetic Switching, AOMS)現(xiàn)象研究領域,飛秒激光脈沖的精準操控堪稱實現(xiàn)磁性材料內磁化方向高速反轉的核心要素。國內知名高校物理實驗室在亞鐵磁GdFeCo薄膜研究中遭遇核心瓶頸:傳統(tǒng)脈沖設備無法在300ps至納秒范圍內實現(xiàn)穩(wěn)定步進調節(jié),導致磁翻轉效率隨脈寬變化的規(guī)律長期湮沒于實驗噪聲中。脈沖邊緣抖動更干擾了熱效應與角動量傳遞的關鍵數(shù)據關聯(lián),阻礙了理論模型的完善。

德思特脈沖發(fā)生器TS-PG1072憑借其卓越不凡的性能參數(shù),助力國內知名高校物理實驗室全光學磁翻轉研究,有力地推動著該領域向縱深方向探索邁進。

技術賦能:脈沖控制的全維度革新

1、脈寬精控解鎖機制解析

引入德思特TS-PG1072脈沖發(fā)生器后,實驗室依托其<70ps超快邊沿響應與10ps脈寬分辨率,首次實現(xiàn)對驅動激光脈沖的精準“微雕”。通過以10ps為步長系統(tǒng)掃描300ps~8s脈寬范圍,研究人員清晰捕捉到GdFeCo薄膜在特定脈寬區(qū)間的磁翻轉效率峰值現(xiàn)象。TS-PG1072的穩(wěn)定精度讓我們像調節(jié)精密旋鈕般操控實驗條件,這是發(fā)現(xiàn)效率窗口的決定性因素。該發(fā)現(xiàn)為構建熱效應-角動量傳遞耦合模型提供了關鍵實驗基石。

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2、多脈沖序列開辟低能耗路徑

為探索磁翻轉的能耗優(yōu)化路徑,實驗室利用TS-PG1072的800MHz高頻脈沖生成能力,設計出復雜雙脈沖/多脈沖序列。通過自由調節(jié)脈沖間隔與強度比例,在(Co/Pt)?多層膜中驗證了協(xié)同激發(fā)效應。設備穩(wěn)定輸出任意‘脈沖配方’的能力至關重要,實驗證實特定序列可降低磁翻轉能量閾值,同時提升磁疇調控精度,這為器件設計打開了新維度。

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3、飛秒同步捕獲磁矩演化

解析磁矩超快動力學需將激發(fā)源與TR-MOKE、XMCD等探測設備嚴格同步。TS-PG1072 <35ps rms的觸發(fā)抖動成為解決時序對齊難題的核心。在Fe?GeTe?實驗中,單一脈沖信號同時觸發(fā)樣品激發(fā)與多設備采集,首次實現(xiàn)磁矩方向、強度及自旋態(tài)在飛秒尺度的同步觀測。

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4、寬參數(shù)掃描拓展材料邊界

當研究延伸至反鐵磁材料Cr?O?時,TS-PG1072的300ps~>1s超寬脈寬調節(jié)及幅度自由控制能力,支持了全參數(shù)空間的系統(tǒng)性探索。實驗室發(fā)現(xiàn):在特定脈沖參數(shù)下,Cr?O?展現(xiàn)出奈爾矢量超快翻轉行為,其動力學特征與傳統(tǒng)鐵磁材料截然不同。一臺設備覆蓋從皮秒到秒級的全范圍需求,極大加速了新材料的篩選進程。

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TS-PG1072

量化成果:從基礎認知到技術躍遷

德思特TS-PG1072的賦能幫助該物理實驗室實現(xiàn)四大突破性進展:

  • 在GdFeCo機制解析方向,精確定位磁翻轉效率峰值窗口,構建出首個熱效應-角動量傳遞耦合模型;
  • (Co/Pt)?低能耗路徑研究中,多脈沖序列成功降低磁翻轉能量閾值,磁疇調控精度同步提升;
  • Fe?GeTe?動力學領域,首次實現(xiàn)飛秒級磁矩多維度協(xié)同演化軌跡解析;
  • 反鐵磁Cr?O?探索中,發(fā)現(xiàn)顛覆性奈爾矢量翻轉特性,為AOMS技術開辟全新材料疆域。

這些成果共同推動全光學磁操控向產業(yè)化應用邁出關鍵一步。

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