Combined effect of light intensity and temperature on the magnetic resonance linewidth in alkali vapor cell with buffer gas

One of the peculiar phenomenons in non-zero magnetic resonance magnetometer is that, with the increase of the temperature, the magnetic resonance linewidth is narrowed at first instead of broadened due to the increasing collision rate. The magnetometer usually operates at the narrowest linewidth temperature to obtain the best sensitivity. Here, we explain this phenomenon quantitatively considering the nonlinear of the optical pumping in the cell and did experiments to verify this explanation. The magnetic resonance linewidth is measured using one amplitude-modulated pump laser and one continuous probe laser. The field is along the direction orthogonal to the plane of pump and probe beams. We change the temperature from 53℃ to 93℃ and the pumping light from 0.1 mW to 2 mW. The experimental results agree well with the theoretical calculations.

Broad-Band FMR Linewidth of Co_2MnSi Thin Films with Low Damping Factor:The Role of Two-Magnon Scattering

The low Gilbert damping factor, which is usually measured by ferromagnetic resonance, is crucial in spintronic applications. Two-magnon scattering occurs when the orthogonMity of the ferromagnetic resonance mode and other degenerate spin wave modes was broken by magnetic anisotropy, voids, second phase, surface defects, etc., which is important in analysis of ferromagnetic resonance linewidth. Direct fitting to linewidth with Gilbert damping is advisable only when the measured linewidth is a linear function of measuring frequency in a broad band measurement. We observe the nonlinear ferromagnetic resonance linewidth of Co2MnSi thin films with respect to measuring frequency in broad band measurement. Experimental data could be well fitted with the model including two-magnon scattering with no fixed parameters. The fitting results show that two-magnon scattering results in the nonlinear linewidth behavior, and the Gilbert damping factor is much smaller than reported ones, indicating that our Co2MnSi films are more suitable for the applications of spin transfer torque.

Nb^(5+)取代对高介电常数钇铁石榴石铁氧体磁性能的影响

采用传统氧化物烧结工艺制备高介电常数(ε′)钇铁石榴石铁氧体,考察不同烧结温度时Nb^(5+)取代对材料显微结构、晶相、密度(d)、气孔率(p)、晶格常数(a)、饱和磁化强度(4πM^(s))、铁磁共振线宽(ΔH)和介电常数等磁性能的影响。结果表明,Nb^(5+)取代使材料的晶粒尺寸略微增大;Nb^(5+)取代对材料的晶相无明显影响,均为石榴石纯相;1020℃烧结时,随着Nb^(5+)取代量x由0增大到0.075,4πM^(s)从1882 G减小到1741 G,ΔH从149.3 Oe增大到180.2 Oe,烧结体密度从5.83 g/cm^(3)减小到5.72 g/cm^(3),烧结体平均晶粒尺寸(D)从2.29μm增加到2.38μm,气孔率(p)从1.7%增大到3.0%,ε′无明显变化。

Observation of linewidth narrowing due to a spontaneously generated coherence effect

We investigate the resonance fluorescence spectrum of an atomic three-level ladder system driven by two laser fields. We show that such a system emulates to a large degree a V-type atom with parallel dipole moments-the latter being a system that exhibits spontaneously generated coherence and can display ultrasharp spectral lines. We find a suitable energy scheme in a SSRb atom and experimentally observe the narrowing of the central peak in a rubidium atomic beam. The corresponding spectrum can convindngiy demonstrate the existence of spontaneously generated coherence.

Ferromagnetic resonance frequency shift model of laminated magnetoelectric structure tuned by electric field

Based on Smith-Beljers theory and classical laminate theory, an explicit model is proposed for the ferromagnetic resonance （FMR） frequency shift of a stress-mediumed laminated magnetoelectric structure tuned by an electric field. This model can effectively predict the experimental phenomenon that the FMR frequency increases under a parallel magnetic field and decreases under a perpendicular magnetic field when the electric field ranges from - 10 kV/m to 10 kV/m. Besides, this theory further shows that the FMR frequency increases monotonically as the angle between the direction of the external magnetic field and the outside normal direction of the laminated structure increases, and the frequency will increase as great as 7 GHz. In addition, when the angle reaches a certain critical value, the external electric field fails to tune the FMR frequency. When the angle is above the critical value, the increase of the electric field induces the FMR frequency to increase, and the opposite scenario happens when it is below the critical value. When the angle is 90~ （parallel magnetic field）, the FMR frequency is the most sensitive to the change of the electric field.

顶部籽晶法生长大尺寸、高品质钇铁石榴石晶体

钇铁石榴石(Y_(3)Fe_(5)O_(12),YIG)晶体具有优异的磁学和磁光性质,在微波和磁光器件中有着广泛的应用。目前商用的磁光材料是采用液相外延技术在Gd_(3)Ga_(5)O_(12)(GGG)衬底上沉积的YIG单晶薄膜。本研究以无铅B_(2)O_(3)-BaF_(2)为复合助熔剂,采用顶部籽晶法技术(TSSG)生长YIG单晶材料,YIG晶体尺寸和重量分别可达43 mm×46 mm×11 mm和60 g。该晶体具有较窄的铁磁共振线宽(0.679 Oe)、高透明度(75%)和法拉第旋转角(200(°)·cm^(-1)@1310 nm,160(°)·cm^(-1)@1550 nm)等优异的综合性能,是微波和磁光器件的良好候选材料。更为重要的是,这种生长技术非常适合大尺寸YIG单晶或稀土掺杂YIG单晶,结合定向籽晶生长和提升工艺,可以显著降低生产成本。

离子取代对高介YIG铁氧体材料的性能影响

基于固相反应烧结法制备了Bi_(x)Y_(3-x-y)Ca_(y)M_(y)Fe_(5-y)O_(12)(x=1.0~1.6,y=0.1~0.5,M为4价离子Zr^(4+)、Sn^(4+))旋磁铁氧体材料。首先分析了不同Bi^(3+)离子取代量对材料介电性能和微波旋磁性能的影响,由此确定最佳的Bi^(3+)离子取代量。然后在其基础上,研究了不同Ca^(2+)/Zr^(4+)和Ca^(2+)/Sn^(4+)离子共取代对材料综合性能的影响。研究表明,当Bi^(3+)离子取代量x为1.4时,能最好地兼顾YIG铁氧体材料高介电常数和低铁磁共振线宽的综合要求。进一步对Ca^(2+)/Zr^(4+)和Ca^(2+)/Sn^(4+)离子共取代的研究发现,采取Ca^(2+)/Zr^(4+)共取代的方案(最佳取代量y为0.4),更有助于获得高的介电常数,其最佳性能为:Ms=145 kA/m,ε=29.4,ΔH=2.7 kA/m;而采用Ca^(2+)/Sn^(4+)共取代的方案(最佳取代量y为0.3),则可以在进一步降低铁磁共振线宽上取得突破,其最佳性能为:Ms=147 kA/m,ε=28.5,ΔH=2.2 kA/m。

La、Co掺杂调控Sr-M六角铁氧体磁性能及高频铁磁共振线宽

本研究基于磁场成型技术制备了高矫顽力、高剩磁比的Sr-M六角铁氧体;研究了La、Co掺杂对Sr-M六角铁氧体饱和磁化强度、剩磁比、矫顽力等的影响;采用共面波导系统通过扫频方式测试不同La、Co掺杂Sr-M六角铁氧体的高频铁磁共振线宽,研究了样品的共振频率、各向异性场和铁磁共振线宽。研究表明,样品具有明显的各向异性且大于19 KOe,2 T下易磁化轴剩磁比都在0.88以上,饱和磁化强度和矫顽力随掺杂量的增加而增大;铁磁共振测试显示样品的共振频率、各向异性场随La、Co掺杂量的增加先升高后减小;样品的共振频率在62~66 GHz之间,当测试频率大于60 GHz,扫频的数据才会出现明显的铁磁共振线宽吸收峰,且高频铁磁共振线宽在1000 Oe以上。

Dy^(3+)及Ca^(2+)-Ge^(4+)联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代的钇铁石榴石铁氧体,考察Dy^(3+)和Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Dy^(3+)取代24c位的Y^(3+),对样品显微结构、饱和磁化强度、电阻率和介电损耗无明显影响。随着Dy^(3+)取代量的增加,自旋波线宽从8.9 Oe提高到28.5 Oe。为了降低材料的损耗,采用适量的Ca^(2+)-Ge^(4+)取代24c位的Y^(3+)和24d位的Fe^(3+),铁磁共振线宽从162 Oe减小到102 Oe,自旋波线宽从15.3 Oe增大到22.5 Oe。此外,Ca^(2+)-Ge^(4+)取代对石榴石铁氧体的介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。

Gd^(3+)取代及十二面体空位对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备足量和缺量Gd^(3+)取代的钇铁石榴石铁氧体,研究通过缺量Gd^(3+)取代在十二面体位(24c)引入空位对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、居里温度、电阻率等性能的影响。研究表明,24c空位可促进了烧结阶段的致密化过程和晶粒生长。通过适量引入24c空位,铁磁共振线宽从154 Oe减小到64 Oe,自旋波线宽从9.7 Oe提高到24.4 Oe。空位的存在还增强了16a位与24d位Fe^(3+)之间的超交换作用,提高了材料的居里温度。另外,空位对铁氧体材料电阻率影响不大,使其具备优异的介电性能。

Gd^(3+)和In^(3+)联合取代对石榴石铁氧体高功率低损耗特性的影响

采用传统陶瓷工艺制备Gd^(3+)和In^(3+)取代的钇铁石榴石铁氧体,研究Gd^(3+)和In^(3+)取代对材料显微结构、饱和磁化强度、铁磁共振线宽、自旋波线宽、电阻率等性能的影响。研究表明,Gd^(3+)取代24c位的Y^(3+),对样品显微结构、居里温度和电阻率无明显影响。随着Gd^(3+)取代量的增加,自旋波线宽从9.7 Oe提高到21.7 Oe。为了降低石榴石铁氧体损耗,采用适量的In^(3+)取代16a和24d位的Fe^(3+),铁磁共振线宽从198 Oe减小到95 Oe。此外,In^(3+)取代对石榴石铁氧体的电阻率、介电常数和介电损耗影响不大,使其保持良好的介电性能。

石榴石型微波铁氧体废料回收利用

以完成预烧的常规生产配方的钇铁石榴石铁氧体废料为主体原料,加入一定比例的新料,调整Y^(3+)、Fe^(3+)、Ca^(2+)、Sn^(4+)比例重新制备铁氧体材料,并对其结构和磁性能进行表征。结果表明,样品均为单一的立方相石榴石结构,气孔状态有了明显的改善;同时铁磁共振线宽ΔΗ从65 Oe降至12.5 Oe,介电损耗角正切tanδ保持在1×10^(-5)以下。这为工业生产中铁磁共振线宽异常的石榴石型微波铁氧体材料提供了一种通过配方设计进行回收利用的有效途径。

Cu^(2+)和Mn^(2+)取代对低温烧结NiZn铁氧体材料微波电磁性能的影响

采用普通陶瓷工艺制备了低温烧结微波多晶尖晶石NiZn铁氧体粉料,分别采用干压成型工艺和流延成型工艺制备了铁氧体样品。研究了Cu^(2+)、Mn^(2+)取代对材料微观形貌、微波性能的影响。研究表明,Cu^(2+)取代促进NiZn铁氧体晶粒生长,当Cu^(2+)取代量x在0.22~0.25范围时,样品致密化程度较高,材料有较低的电磁损耗。Cu^(2+)取代量x=0.22时,在880~920℃烧结温度下均获得单一的尖晶石NiZn结构;烧结温度为900℃时,材料具有高的饱和磁化强度4πM_(s)、低的气孔率P,介电损耗角正切tanδ_(ε)、铁磁共振线宽ΔH最小。Mn^(2+)取代使材料的铁磁共振线宽ΔH降低,但tanδ_(ε)增大,Mn^(2+)取代量控制在0.04~0.06范围,材料的综合性能较好。干压成型和流延成型制备的材料均具有比较小的电磁损耗,ΔH小于130 Oe,tanδ_(ε)小于5×10^(-4),满足LTCF技术应用要求。

Power output correction model of narrow linewidth ring fiber laser filtered with whispering gallery mode resonator

A whispering gallery mode resonator(WGMR)filter can narrow laser linewidth while significantly changing the output power characteristics of fiber laser system.It is found that traditional laser output power model is invalid.We report a correction model of a narrow linewidth fiber laser filtered with a WGMR to analyze its power.We believe that the loss of the laser system and the threshold gain increase caused by the WGMR filter lead to the predominate amplified spontaneous emission during the original laser period.According to that,we assume the correction coefficient is an exponential decay related to the Er-doped fiber length in the large loss situation,and we verify it experimentally.As a result,the correction model is valid for WGMR-filtered fiber laser.

频散效应对铁磁共振曲线的影响

在铁磁共振实验中，通过铁磁共振曲线测量共振线宽十分重要，因为它表示铁磁材料磁损耗的大小。频散效应对铁磁共振曲线有明显的影响，该文从理论上分析了频散效应的物理本质以及它对铁磁共振曲线的影响，阐述了测量共振线宽的具体实验方法。

掺Gd^(3+)、Sn^(4+)的YIG微波铁氧体高功率特性

宽温度稳定性,大功率一直是微波铁氧体材料研究的重点。本文根据器件对材料的要求,采用陶瓷工艺,通过研究Gd3+、Sn4+离子对YIG的c位Y3+、a位Fe3+离子的取代,得出在适当工艺条件下,当x=0.7、y=0.3时,材料具有良好的温度稳定性,Ms=75×10-4T、ΔHk=1.1 kA/m。材料很好地满足了宽温度稳定性、高功率用x波段旋磁器件的要求。

氧化物法低温烧结Li系铁氧体的固相反应、致密化过程及微波性能

采用普通陶瓷工艺结合精细球磨制备了Li0.5-0．5，ZnxMnaFe2.5-0.5x-aO4（0．1≤x≤0．6）和（LiFe）（1-x＋y）/2ZnxTiyFe2．5-x／2—3y／2MnaO4（0．1≤x≤0．25，0≤y≤0．4）铁氧体超细粉料（～200nm）。不同预烧温度粉料样品的XRD分析表明，生成尖晶石的固相反应从500～600℃开始，到700℃完成。预烧料的磁化强度．烧结温度曲线表明，大量生成磁性尖晶石相Li铁氧体的温度大约在550～700℃。在该LiZn铁氧体材料的烧结中出现了先膨胀后收缩的现象，致密化主要发生在固相反应基本完成之后。Li0.365Zn0.27MnaFe2.365-aO4的密度和收缩率、铁磁共振线宽△H和自旋波线宽△Hk、饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc等性能参数的烧结温度曲线表明，在880±10℃下获得了良好低温烧结特性和电磁性能，特别是△Hk值为普通样品的3～4倍。根据饱和磁化强度的温度曲线，确定出Ms=400（1±5％），358（1±5％）和255（1±5％）kA／m材料的居里温度分别为475、540和430℃。

溶胶-凝胶法制备钇铁石榴石(YIG)研究

以柠檬酸为络合剂、用溶胶-凝胶法制备了钇铁石榴石Y3Fe5O12(YIG)材料。XRD分析表明生成石榴石相的固相反应在700℃左右开始,至900℃基本上完成,比普通陶瓷工艺提前100℃。预烧料比饱和磁化强度σsp以及相对磁化强度σsp/σss(σss为烧结样品比饱和磁化强度)数据与XRD结果相符。收缩率数据表明,材料致密化滞后于固相反应400℃以上。粉料粒度随热处理温度增高(700℃～950℃)而增大(13～60nm)。给出了材料的烧结特性(密度、气孔率、收缩率)及SEM照片。讨论了铁磁共振线宽△H和自旋波线宽△Hk随烧结温度的变化。在最佳烧结温度1240℃下获得的△H为4.46kA/m(56Oe),△Hk为0.33kA/m(4.1Oe)。这个△Hk值为一般YIG材料△Hk的2倍。这里的烧结温度比普通陶瓷工艺的YIG材料低了200℃。

氧化物法低温烧结LiZn(Ti)铁氧体的球磨工艺、性能及显微结构

以普通陶瓷工艺结合精细球磨制备了 Li0.365Zn0.27MnaFe2.365-aO4和 Li0.51Zn0.15Ti0.17MnaFe2.17-aO4铁氧体超细粉。研究了球磨时间和球质对粉料粒度的影响。实验表明,平均粒度随球磨时间的延长而减小,超过 15h球磨效率就十分低了,获得了<0.2μm的平均粒度。钢球和 ZrO2 球的球磨效果相近。给出了氧化物法、880±20℃下烧结的 Li0.365Zn0.27MnaFe2.365-aO4 的密度、收缩率和 Ms、?H 与烧结温度的关系,显示出良好的低温烧结特性。获得了在 880±10℃烧结温度下?H≤14kA/m,Ms=400(±5%)kA/m 的磁性能。SEM 照片表明氧化物法低温烧结样品的气孔率比 Sol-Gel 法样品的明显低。

Sol-Gel法低温共烧LiZn铁氧体研究

用溶胶-凝胶（sol-gel）法制备了Li0.5-0.5xZnxMnaFe2.5-0.5x-aO4（0.1≤x≤0．6）铁氧体纳米粉。比较了分别以柠檬酸和聚乙烯醇（PVA）为络合剂时粉料的X射线衍射（XRD）谱。XRD分析表明，以柠檬酸为络合剂制备的粉料粒度为6～22nm，生成尖晶石的固相反应从400℃开始，到600℃完成；以PVA为络合剂的粉料的XRD谱为复杂双相结构。SEM形貌照片和烧结收缩曲线表明，不同活性粉料对烧结致密化和晶粒生长过程有明显影响。在纳米粉的低温烧结过程中发生了晶粒异常生长。选择较少（0．25mol％）的Bi2O3添加量和适当工艺参数便可以实现Ts≤900℃的低温烧结。给出了880±20℃烧结样品的铁磁共振线宽△H和饱和磁化强度Ms随Zn含量的变化。