論文の概要: Optical spectroscopy of single- and two-ion transitions in an antiferromagnetic stoichiometric rare-earth crystal
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.07747v1
- Date: Wed, 12 Nov 2025 01:14:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-12 20:17:03.459078
- Title: Optical spectroscopy of single- and two-ion transitions in an antiferromagnetic stoichiometric rare-earth crystal
- Title（参考訳）: 反強磁性化学式希土類結晶における単イオンおよび二イオン遷移の光学分光
- Authors: Masaya Hiraishi, Gabrielle A. Hunter-Smith, Gavin G. G. King, Alexandra A. Turrini, J. -R. Soh, Henrik M. Rønnow, Luke S. Trainor, Jevon J. Longdell,
- Abstract要約: 反強磁性ネオジムガレート(NdGaO3)におけるネオジムイオン(Nd3+)の光転移を3Tまでの磁場で特徴づけた。
測定された光学スペクトルは、反強磁性、中間、常磁性の3つの相を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 32.505127447635864
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We characterise optical transitions of neodymium ions (Nd3+) in antiferromagnetic neodymium gallate (NdGaO3) with applied fields up to 3 T. The magnetic phase of this material has not previously been studied with the field along its magnetisation axis. The measured optical spectra indicate three magnetic phases -- antiferromagnetic, intermediate, and paramagnetic -- where the intermediate phase likely forms a different magnetic structure from typical spin-flop phases. The observed absorptions were classified into two distinct families of optical transitions: single-Nd and two-Nd absorptions. We demonstrate that the optical transitions in the antiferromagnetic and paramagnetic phases can be modelled using a standard single-ion crystal-field Hamiltonian that interacts with a mean magnetisation from the rest of the lattice, and we expand that model to encompass pairs of ions, explaining the origins of the two-Nd transitions. This study offers a deeper understanding of the optical transitions in rare-earth antiferromagnetic crystals, which have been recently attracting significant interest for microwave-to-optical quantum transduction, despite being relatively unexplored to date.
- Abstract（参考訳）: 反強磁性ネオジムガレート(NdGaO3)中のネオジムイオン(Nd3+)の3Tまでの磁場による光転移を特徴付ける。
測定された光学スペクトルは、反強磁性、中間、常磁性の3つの磁性相を示す。
観察された吸収は、単一Ndと2Ndの2つの異なる光遷移の族に分類された。
反強磁性相と常磁性相の光遷移は、格子の他の部分からの平均磁化と相互作用する標準の単一イオン結晶-ハミルトニアンを用いてモデル化できることを示し、そのモデルを拡張して2Nd遷移の起源を説明する。
この研究は、最近マイクロ波から光への量子トランスダクションに大きな関心を集めている希土類反強磁性結晶の光転移の深い理解を提供する。
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