論文の概要: Heisenberg representation of nonthermal ultrafast laser excitation of magnetic precessions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.01350v1
• Date: Thu, 2 Dec 2021 15:50:18 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-06 02:22:11.477743
• Title: Heisenberg representation of nonthermal ultrafast laser excitation of magnetic precessions
• Title（参考訳）: 強磁場の非熱超高速レーザー励起のハイゼンベルク表現
• Authors: Daria Popova-Gorelova, Andreas Bringer and Stefan Bl\"ugel
• Abstract要約: 本研究は、ポンプパルスの動作中であっても、光誘起利得は、誘導利得の期間の何倍も短い持続時間で開始可能であることを示す。 我々は、簡単な平面と簡単な軸方向反強磁性系の磁性基板のレーザ誘起前駆体をモデル化し、比較する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We derive the Heisenberg representation of the ultrafast inverse Faraday effect that provides the time evolution of magnetic vectors of a magnetic system during its interaction with a laser pulse. We obtain a time-dependent effective magnetic operator acting in the Hilbert space of the total angular momentum that describes a process of nonthermal excitation of magnetic precessions in an electronic system by a circularly polarized laser pulse. The magnetic operator separates the effect of the laser pulse on the magnetic system from other magnetic interactions. The effective magnetic operator provides the equations of motion of magnetic vectors during the excitation by the laser. We show that magnetization dynamics calculated with these equations is equivalent to magnetization dynamics calculated with the time-dependent Schr\"odinger equation, which takes into account the interaction of an electronic system with the electric field of light. We model and compare laser-induced precessions of magnetic sublattices of an easy-plane and an easy-axis antiferromagnetic systems. Using these models, we show how the ultrafast inverse Faraday effect induces a net magnetic moment in antiferromagnets and demonstrate that a crystal field environment and the exchange interaction play essential roles for laser-induced magnetization dynamics even during the action of a pump pulse. Using our approach, we show that light-induced precessions can start even during the action of the pump pulse with a duration several tens times shorter than the period of induced precessions and affect the position of magnetic vectors after the action of the pump pulse.
• Abstract（参考訳）: 我々は,超高速逆ファラデー効果のハイゼンベルク表現を導出し,レーザパルスとの相互作用において磁気系の磁気ベクトルの時間的発展を与える。 我々は,全角運動量のヒルベルト空間に作用する時間依存的実効磁気作用素を求め,円偏光レーザーパルスによる電子系における磁気利得の非熱的励起過程を記述する。 磁気オペレータは、磁気系に対するレーザーパルスの効果を他の磁気相互作用から分離する。 有効磁気演算子は、レーザーによる励起中の磁気ベクトルの運動方程式を提供する。 これらの方程式で計算された磁化ダイナミクスは、電子系と光の電界との相互作用を考慮した時間依存シュル=オディンガー方程式で計算された磁化ダイナミクスと等価である。 我々は、簡単な平面と簡単な軸反強磁性系の磁性基板のレーザ誘起沈着をモデル化し、比較する。 これらのモデルを用いて、超高速逆ファラデー効果が反強磁性体の磁気モーメントを誘導し、ポンプパルスの作用時においても結晶場環境と交換相互作用がレーザー誘起磁化ダイナミクスに不可欠な役割を担っていることを示す。 提案手法を用いて, ポンプパルスの動作中にも, インデューサの周期よりも数倍短い持続時間で光誘起摂食を開始でき, ポンプパルスの作用後の磁気ベクトルの位置に影響を及ぼすことを示した。

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