[发明专利]检测腔楞次效应感生电流的装置及其制作和检测方法

说明书

本发明公开了一种检测腔楞次效应感生电流的装置及其制作和检测方法，其中所述装置包括磁场发生器，置于磁场发生器所产生的磁场内的法布里‑珀罗谐振器，设置于法布里‑珀罗谐振器中心平面上的圆板，以及与法布里‑珀罗谐振器两端连接的矢量网络分析仪；所述法布里‑珀罗谐振器包括圆柱形微波腔和分别连接于圆柱形微波腔的两端的两个圆形‑矩形过渡波导。本发明为检测腔楞次效应感应电流提供了一种行之有效的方法及其装置，方法快捷有效，巧妙地避免了直接检测感生电流的难度，基于腔楞次效应感生电流导致耦合强度参数产生偏差的原理，通过对比实际测量结果与理论预期的偏差，准确地验证腔楞次效应感生电流是否发生。

技术领域

本发明涉及腔自旋电子学的交叉领域，具体涉及一种检测腔楞次效应感生电流的装置及其制作和检测方法。

背景技术

在纳米结构的磁性器件中，自旋电子学效应往往是非常重要，甚至于正在改变旧的磁学，创新信息与通信技术。自旋电子学正在与量子物理领域中使用的空腔技术的发展相融合，腔自旋电子学作为量子信息和自旋电子学的交叉学科，其在梯度存储器件、单磁振子检测、协同自旋动力学等方面具有重大的科学研究价值，还有相当大的商业应用价值，并且很有可能成为新一代的微电子技术。

近年来，腔微波磁振子与光子耦合催生了腔自旋电子学的快速发展，引起了科研工作者的广泛关注，一方面可以广泛地应用于基于磁子的量子信息，另一方面，耦合产生的自旋电流也激发了室温下新的自旋电子应用研究，在凝聚态研究腔自旋电子学开辟了新的领域。在耦合过程中，经常观测到能级排斥、阻尼交换和拉比振荡的特性，并被理解为安培效应和法拉第效应的综合结果。

然而，最近研究揭示了磁振子-光子耦合迄今为止隐藏的一面，观测到具有能级吸引特征的磁振子-光子耦合，是一种新型的空腔极性，该现象则归因于腔楞次效应。在经典物理学当中，楞次定律理解为感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，腔楞次效应则是该经典物理效应在腔自旋环境中的一种再现。腔楞次效应归于磁振子在腔中感生出射频电流，导致腔反作用而阻碍磁化动力学，该耦合作用明显不同于以往研究的能级排斥而是体现为一种能级吸引。能级吸引可应用于例如拓扑能量转移，量子传感和非互易光子传输等方面。

目前，尚未存在检测腔楞次效应感生电流的方法，本发明通过测量微波与远离腔中心YIG球的相互作用随空间角度与球尺寸之间的量化关系，尤其是磁振子-光子耦合强度等参数，并通过测量结果与理论预期结果的对比，达到通过偏差来检测腔楞次效应感生电流是否发生的目的，提供了一种检测腔楞次效应感应电流行之有效的方法。为突破磁性、纳米技术和光-物质相互作用方面的新进展提供了一种实际的解决方案，推进自旋电子学与量子电子学两个领域的蓬勃发展，为研究腔激子极化与腔体磁极化的提供一个可行的探索思路，开辟微波与自旋电子的新应用前景，对量子通信、量子计算机及自旋电子学的发展起到了一定的促进作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测腔楞次效应感生电流的装置及其制作和检测方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种检测腔楞次效应感生电流的装置，包括磁场发生器，置于磁场发生器所产生的磁场内的法布里-珀罗谐振器，设置于法布里-珀罗谐振器中心平面上的圆板，以及与法布里-珀罗谐振器两端连接的矢量网络分析仪；所述法布里-珀罗谐振器包括圆柱形微波腔和分别连接于圆柱形微波腔的两端的两个圆形-矩形过渡波导；所述圆形-矩形过渡波导的圆形端与圆柱形微波腔连接，圆板设置于圆柱形微波腔的中心平面上，圆形-矩形过渡波导的矩形端连接矢量网络分析仪。

上述检测腔楞次效应感生电流的装置的制作方法，包括以下步骤：

步骤1，制作圆柱形微波腔；

步骤2，将圆柱形微波腔两端分别连接两个圆形-矩形过渡波导，形成法布里-珀罗谐振器；

步骤3，将圆板插入圆柱形微波腔的中心平面(要求圆板垂直于圆柱形微波腔的轴向，并且水平方向完全平行于水平面)；