2015: Исследованы магнитные нелинейно-оптические свойства мультислойных магнитных структур

Группой ученых физфака МГУ совместно с коллегами из Института Физики микроструктур (Нижний Новгород) исследована генерация оптической второй гармоники и интенсивного магнитного нелинейно-оптического эффекта в мультислойных магнитных пленках.

Магнитотранспортные и магнитооптические свойства композитных планарных пленок, образованных чередующимися слоями ферромагнетик/немагнитный материал, являются объектом интенсивных исследований. Наличие в одной композитной структуре материалов с разными ферромагнитными свойствами позволяет реализовывать в них различные типы магнитного упорядочения, в том числе антиферромагнитного, характеризуемого магнитным тороидным моментом. Фундаментальный интерес представляет изучение обменного взаимодействия, а также особенностей нелинейно-оптических эффектов в таких структурах, в том числе с точки зрения развития на их основе методов диагностики структур с неоднородным распределением намагниченности.

Группой ученых физического факультета МГУ, кафедры квантовой электроники и общей физики, совместно с коллегами из Института Физики микроструктур, Нижний Новгород, изучены линейные и нелинейные магнитооптические свойства пленок состава CoFe (20 нм)/оксид алюминия (2 нм)/СоFe (10 нм)/пермаллой (2 нм) на стеклянных подложках. Наличие тонкого слоя пермаллоя обеспечивало различие коэрцитивности слоев CoFe и формирование антиферромагнитной структуры для некоторого значения внешнего магнитного поля.

Исследована генерация оптической второй гармоники и интенсивностного магнитного нелинейно-оптического эффекта в таких трехслойных пленках. Обнаружено, что форма петель магнитного гистерезиса интенсивности ВГ зависит от геометрии эксперимента и поляризации излучения накачки. Показано, что для описания экспериментальных данных по генерации ВГ в таких структурах необходимо учитывать как линейные, так и квадратичные по намагниченности составляющие нелинейной поляризации. Показано, что в нелинейно-оптическом взаимодействии в структуре заметную роль играет обменное слагаемое. Развито феноменологическое описание генерации оптической второй гармоники в данной структуре.

Результаты этой работы былы опубликованы в статье: I.A. Kolmychek, V.L. Krutyanskiy, T.V. Murzina, M.V. Sapozhnikov, E.A. Karashtin, V.V. Rogov, A.A. Fraerman, “First and second order in magnetization effects in optical second-harmonic generation from a trilayer magnetic structure”, J. Opt. Soc. Am. B 32 (2), 331-338 (2015).