时间分辨频闪的铁磁共振测量系统

本发明涉及物理测量，具体涉及一种时间分辨频闪的铁磁共振测量系统。

背景技术：

1、铁磁共振是由v.k.arkad'yev于1911年在铁磁性材料中观察超高频辐射的吸收时发现的一种铁磁材料对超高频电磁波的吸收现象。铁磁共振现象可以反映出磁性样品中的磁相互作用力，而对铁磁共振进行测量的铁磁共振技术可以被用于研究铁磁结构和自旋电子学。

2、现在主流的光探测铁磁共振的方法主要是通过磁场对铁磁共振样品进行激发后，再使用激光器或者自由电子激光打出的飞秒激光脉冲对样品进行时间分辨的泵浦测量。最后通过得到的泵浦信号拟合得到铁磁共振的频率与幅度。相较于更加古老的吸收谱测量铁磁共振，铁磁共振的泵浦测量能够在给出空间分辨能力的基础上，更好的给出磁矩的进动方向和幅值。

3、但是，如今主流的泵浦测量在测量铁磁共振时有着不能直观测量出磁性材料铁磁共振磁矩，无法直接获得磁性材料的共振磁矩随微波调制的进动过程，只能通过本征频率对实际铁磁共振行为进行间接推测等缺陷。

4、因此，需要设计一种时间分辨频闪的铁磁共振测量系统，能够直接观测磁性材料在铁磁共振过程中磁矩在时间和空间上的进动信息，从而解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供了一种时间分辨频闪的铁磁共振测量系统，用于解决现有对于铁磁共振磁矩的泵浦测量方式难以直接测得磁性材料的铁磁共振磁矩随微波调制进动过程的技术问题。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供一种时间分辨频闪的铁磁共振测量系统，该时间分辨频闪的铁磁共振测量系统包括：激光器、第一偏振器、样品载具、第二偏振器、磁场发生模块、延时模块和探测器。

3、其中，激光器用于输出脉冲激光；第一偏振器设置在所述脉冲激光的出射光路上；所述第一偏振器使所述脉冲激光转化为线偏振光；样品载具用于承载待测样品，并使得所述待测样品位于所述出射光路上；所述脉冲激光入射至所述待测样品上的入射光被反射为反射光；第二偏振器设置在所述脉冲激光的反射光路上；磁场发生模块生成恒定磁场并施加于所述待测样品上；微波调制模块采集所述激光器用于输出所述脉冲激光的电信号，所述微波调制模块将所述电信号调制为微波，并将所述微波传输至所述待测样品上；所述微波交变磁场的振动方向与所述恒定磁场方向相垂直；延时模块用于调控所述脉冲激光和所述微波之间的相对相位；探测器设置在所述第二偏振器的出光侧，所述探测器采集所述反射光强度。

4、在本发明一示例中，所述铁磁共振测量系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述探测器、所述微波调制模块和所述延时模块通讯连接。

5、在本发明一示例中，所述铁磁共振测量系统还包括分束器，所述脉冲激光沿所述出射光路垂直入射至所述待测样品表面，所述分束器设置在所述出射光路上，所述分束器位于所述第一偏振器的出光侧，所述分束器的透光面透射所述入射光，所述分束器的反光面将所述反射光反射至所述第二偏振器处。

6、在本发明一示例中，所述微波调制模块包括沿电信号传输方向依次设置的第一滤波器、梳状发生器、第二滤波器和波导，所述微波调制模块包括第一滤波器、梳状发生器、第二滤波器和波导，所述第一滤波器过滤所述电信号中的噪音，所述梳状发生器将所述电信号调谐为频率成倍数关系的各阶谐波，所述第二滤波器从所述各阶谐波中过滤出指定频率微波，所述波导将所述微波引入至所述待测样品中。

7、在本发明一示例中，所述微波调制模块还包括第三滤波器，所述第三滤波器位于所述梳状发生器或所述第二滤波器的信号输出端，所述第三滤波器过滤所述微波信号中的低频微波。

8、在本发明一示例中，所述铁磁共振测量系统还包括显微镜头，所述显微镜头设置在所述出射光路上，所述显微镜头位于所述第一偏振器的出光侧。

9、在本发明一示例中，所述延时模块为光延时模块，所述延时模块设置在所述出射光路上。

10、在本发明一示例中，所述延时模块为电延时模块，所述延时模块设置在所述微波调制模块中，所述述延时模块调制所述微波的相位。

11、在本发明一示例中，所述磁场发生模块包括相对设置的电磁铁，所述待测样品设置在相对的所述电磁铁之间。

12、在本发明一示例中，所述激光器为钛蓝宝石激光器。

13、本发明的时间分辨频闪的铁磁共振测量系统，采用将脉冲激光输出的电信号调制为激发待测样品铁磁共振的微波，以实现探测待测样品铁磁共振的脉冲激光和激发待测样品铁磁共振的微波的相位一致性；同时利用延时模块实现激发待测样品铁磁共振的微波与探测样品铁磁共振的脉冲激光之间相位差的可控调节；最终通过频闪的方式测量铁磁共振中磁矩沿脉冲激光方向的分量随相位的变化。

14、本申请实施方式在保留了时间分辨泵浦技术的空间分辨能力和各向异性测量的同时，还能够直接得到激光入射方向的磁矩分量随微波相位的变化，进而可以直观重构得到磁矩的进动过程。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。

技术特征：

1.一种时间分辨频闪的铁磁共振测量系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述铁磁共振测量系统还包括数据处理模块，所述数据处理模块与所述探测器、所述微波调制模块和所述延时模块通讯连接。

3.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述铁磁共振测量系统还包括分束器，所述脉冲激光沿所述出射光路垂直入射至所述待测样品表面，所述分束器设置在所述出射光路上，所述分束器位于所述第一偏振器的出光侧，所述分束器的透光面透射所述入射光，所述分束器的反光面将所述反射光反射至所述第二偏振器处。

4.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述微波调制模块包括第一滤波器、梳状发生器、第二滤波器和波导，所述第一滤波器过滤所述电信号中的噪音，所述梳状发生器将所述电信号调谐为频率成倍数关系的各阶谐波，所述第二滤波器从所述各阶谐波中过滤出指定频率微波，所述波导将所述微波引入至所述待测样品中。

5.根据权利要求4所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述微波调制模块还包括第三滤波器，所述第三滤波器位于所述梳状发生器或所述第二滤波器的信号输出端，所述第三滤波器过滤所述微波中的低频微波。

6.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述铁磁共振测量系统还包括显微镜头，所述显微镜头设置在所述出射光路上，所述显微镜头位于所述第一偏振器的出光侧。

7.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述延时模块为光延时模块，所述延时模块设置在所述出射光路上。

8.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述延时模块为电延时模块，所述延时模块设置在所述微波调制模块中，所述述延时模块调制所述微波的相位。

9.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述磁场发生模块包括相对设置的电磁铁，所述待测样品设置在相对的所述电磁铁之间。

10.根据权利要求1所述的铁磁共振测量系统，其特征在于，所述激光器为钛蓝宝石激光器。

技术总结本发明提供一种时间分辨频闪的铁磁共振测量系统，属于物理测量技术领域，本发明的测量系统包括：激光器、第一偏振器、样品载具、第二偏振器、磁场发生模块、延时模块和探测器。其中，激光器输出脉冲激光；第一偏振器使脉冲激光转化为线偏振光；样品载具用于承载待测样品，脉冲激光入射光被待测样品反射为反射光；第二偏振器设置在脉冲激光的反射光路上；磁场发生模块生成恒定磁场并施加于待测样品上；微波调制模块将电信号调制为微波并传输至待测样品上；延时模块用于调控脉冲激光和微波之间的相对相位；探测器采集反射光强度。本测量系统，能够直接得到激光入射方向的磁矩分量随微波相位的变化，进而直接重构磁矩的进动图像。技术研发人员：周翔,吴杨,张石磊受保护的技术使用者：上海科技大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27