[發明專利]一種面向超快超分辨全光磁記錄的雙脈沖激發方法

有效

• 申請號: 202010636656.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN112562744B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 王思聰;魏琛;李向平
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G11B11/105
• 分類號: G11B11/105
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 李唐明

本發明公開一種面向超快超分辨全光磁記錄的雙脈沖激發方法，包括第一激發脈沖和第二調節脈沖，依次先后入射向光磁記錄媒介使其被激光脈沖光斑所照射的區域發生全光磁反轉；通過精確靈活控制雙飛秒激光脈沖間的時間延遲、空間重疊區域以及能量密度比，可在能夠實現單脈沖全光磁反轉的光磁材料上兩脈沖的空間重疊區域內誘導產生磁化場的二次反轉，以獲得超越衍射極限限制的全光磁記錄，這一記錄過程發生在幾百皮秒(亞納秒)時間尺度，為超高密度、超快磁存儲提供有效的技術手段。

技術領域

本發明屬于光磁存儲技術領域，具體涉及一種面向超快超分辨全光磁記錄的雙脈沖激發方法。

背景技術

在大數據存儲領域中，利用外界磁場實現磁材料的磁化反轉，即傳統的磁存儲技術，是當今最為主流的數據存儲技術。然而，在此技術中，電子自旋是以進動的形式來完成反轉過程，其特征時間為幾個納秒，這便大大限制了磁反轉的速率(A.Kirilyuk,et al.,Rev.Mod.Phys.82,2731(2010))。全光磁反轉的發現為超高速率磁存儲的研究與應用發展注入了新鮮的活力。研究表明，在無任何外加磁場的條件下，僅利用飛秒激光脈沖作為激發源，亞鐵磁材料GdFeCo便可實現旋向依賴與非旋向依賴的單脈沖全光磁反轉(C.D.Stanciu,et al.,Phys.Rev.Lett.99,047601(2007)；T.A.Ostler,et al.,Nat.Commun.3,666(2012))。由于這一磁反轉過程是通過Gd和Fe亞晶格間強烈的交換耦合作用來實現(I.Radu,et al.,Nature 472,205(2011))，其反轉時間可縮短至100ps以內(K.Vahaplar,et al.,Phys.Rev.Lett.103,117201(2009))。這為超快磁記錄提供了有效途徑。

然而，除了記錄速率，數據存儲的記錄密度同樣是評價衡量相應存儲技術優劣的重要指標。盡管全光磁反轉在超快存儲速率方面擁有巨大的優勢，但記錄光場始終受到光學衍射極限的限制(E.Abbe,Arch.Mikroskop.Anat.9,413(1873))，而無法最大程度減小數據記錄單元的橫向尺寸并大幅提升數據存儲的存儲密度。這也是幾乎所有依賴于光場激發記錄的存儲技術所面臨的共同技術瓶頸。

現有技術中CN201811154711.9，公開了一種利用一階旋向偏振渦旋光實現超快速/高密度的數據存儲方法，其具有超快速和高密度的存儲特點，但其存儲密度受限于激光脈沖的衍射極限。本文提到的衍射極限是本領域公知的一種科學現象，由于衍射極限的存在，通過聚焦獲得的光斑具有極限的最小值，聚焦獲得的光斑不能被聚焦而變得無限小。

發明內容

本發明的目的在于突破現有技術的瓶頸，提供一種面向超快超分辨全光磁記錄的雙脈沖激發方法，全光磁記錄的尺寸可超越光斑衍射極限的限制且磁記錄過程發生在幾百皮秒(亞納秒)時間尺度。

為實現本發明的目的，所采用的方案為：一種面向超快超分辨全光磁記錄的雙脈沖激發方法，包括第一激發脈沖和第二調節脈沖，第一激發脈沖和第二調節脈沖均為飛秒激光脈沖，第二調節脈沖的能量密度小于第一激發脈沖；

將第一激發脈沖和第二調節脈沖經聚焦后，依次先后入射向光磁記錄媒介使其被激光脈沖光斑所照射的區域發生全光磁反轉；

所述光磁記錄媒介為能夠實現單激光脈沖全光磁反轉的光磁材料，其單激光脈沖實現全光磁反轉所需的最低能量密度閾值為F，則第二調節脈沖的能量密度閾值F≤第一激發脈沖的能量密度；

所述光磁材料兩次磁性反轉的臨界時間間隔為Δt_c，則Δt_c≤第一激發脈沖和第二調節脈沖的先后入射時間間隔1納秒；

第一激發脈沖的光斑與第二調節脈沖的光斑有重疊部分和非重疊部分，當第二調節脈沖后入射至重疊部分時，重疊部分內還保留有先入射第一激發脈沖未散發的部分能量；第一激發脈沖光斑的重疊部分經兩次磁反轉回歸初始磁狀態，第一激發脈沖光斑的非重疊部分保留一次磁反轉形成為磁記錄點。