单轴晶体中紧聚焦柱对称矢量涡旋光诱导磁化场特性研究

本文基于逆法拉第效应,利用矢量衍射理论详细研究了紧聚焦的柱对称矢量涡旋光束在单轴晶体中诱导磁化场的分布.探讨了输入光场矢量特性、单轴晶体磁光常数间的比值、o光和e光折射率差以及各向同性介质-单轴晶体界面位置对磁化场分布的影响.数值模拟发现,单轴晶体磁光常数间的比值愈大、o光和e光折射率差越小以及各向同性介质-单轴晶体界面的位置趋近于透镜焦点,都会使磁化强度得到增强,半高全宽减小.与各向同性介质中的磁化场相比,单轴晶体中磁化场半高全宽更小,磁斑长度更长.这将有利于全光磁存储记录密度的提高以及磁化反转率的提升,并为全光磁记录、原子捕获、光刻等应用提供理论指导和新的调控手段.

紧聚焦角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场特性

基于理查德-沃尔夫矢量衍射理论和逆法拉第效应,首次推导出紧聚焦角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场表达式,分析出角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场可近似等效为有限个相邻整数阶涡旋角向偏振光诱导磁化场与其交叉诱导磁化场的加权叠加.数值模拟了紧聚焦条件下不同分数阶涡旋角向偏振光诱导磁化场的分布特性.模拟结果表明角向偏振分数阶涡旋光诱导磁化场呈非对称分布.当取分数阶涡旋拓扑荷α∈[0.5,1.5]时,随着涡旋拓扑荷的增加,磁化场横向平面分布出现分裂现象,同时还引起磁斑垂直于光轴方向的自移效应.当α=0.5或1.5时,磁斑中心最大偏移量达0.24λ;当分数阶涡旋拓扑荷α∈(2,3]时,磁化场横向平面分布分裂出2个强度热点,强度分布环径逐渐变大.当分数阶涡旋拓扑荷趋于α=3整数时,磁化场横向平面分布也趋于圆对称性分布.特别有趣的是,当分数阶涡旋拓扑荷取半整数,尤其大于3时,磁化场强度热点数与其包围的暗点数均与涡旋阶数存在正相关关系,其中热点数为α-0.5,暗点数为α-1.5.这些研究结果将可应用于全光磁记录和磁性粒子的捕获与操控等.