[发明专利]热光光自旋霍尔效应调控装置及与响应灵敏度的测算方法

说明书

本发明公开了一种热光光自旋霍尔效应调控装置及与响应灵敏度的测算方法。沿光路依次设置有激光器、第一光阑、半波片、第一透镜、第一偏振镜、热光芯片、第二光阑、第二偏振镜、第二透镜和CCD图像传感器，热光芯片非反射激光的面贴合有加热片。将热光芯片加热至预定温度，记录加热过程中对应温度下的光场质心纵坐标，或者在降温过程中记录对应温度下的光场质心纵坐标，拟合出温度与热光光自旋霍尔效应质心横移值的关系。灵敏度测量方法包括：选取两组温度及对应光自旋霍尔效应质心横移值，通过计算灵敏度k。

技术领域

本发明涉及，尤其是一种基于热光效应的光自旋霍尔效应调控装置、一种热光光自旋霍尔效应测算的方法，以及一种光自旋霍尔效应的自旋横移值对温度响应的灵敏度的测算方法。

背景技术

磁光光自旋霍尔效应作为一种新颖的调控光子自旋的方法已经得到了越来越多的关注和研究。作为磁光效应的作用源，永磁体因其造价低廉，体积小巧，操作灵活，尺寸可根据实际情况定制，磁场强度大等优点，成为了许多研究者的首选。特别是钕铁硼磁铁(化学式Nd₂Fe₁₄B)，其磁性极强，以前述实验中所用的钕磁铁为例，其最大磁场强度超过3000高斯。但使用永磁体作为磁场源有其固有的局限性：永磁体一旦制作完成，其磁场强度便不可调节，这使得磁光光自旋霍尔效应的研究受到了相当大的限制。若使用电磁铁作为磁场源，其磁场强度可通过调节输入电流的大小的方式有效控制，通过精密设计的电磁铁甚至可以实现磁场方向的多维度调节。但若要实现上述功能，且达到实验设计要求的磁场强度，电磁铁的体积会非常庞大和笨重，其造价及其高昂，是使用永磁铁作为磁场源成本的数万倍，现有资源无法满足。

因此，急需一种新的方式对光自旋霍尔效应进行有效调控。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种基于热光效应的光自旋霍尔效应调控装置，以通过一种新的方式来对光自旋霍尔效应进行调控。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于热光效应的光自旋霍尔效应调控装置，其沿光路依次设置有激光器、第一光阑、半波片、第一透镜、第一偏振镜、热光芯片、第二光阑、第二偏振镜、第二透镜和CCD图像传感器，所述第一透镜和第二透镜共焦；所述热光芯片非反射激光的面贴合有加热片，所述热光芯片由热敏材料制成；所述激光器产生的激光经第一光阑、半波片、第一透镜、第一偏振镜后，入射到经加热的热光芯片上，热光芯片反射出的第一光束和第二光束分别经过第二光阑、第二偏振镜和第二透镜后，投影到CCD图像传感器上。

通过加热片对热光芯片进行加热，热光芯片由热敏材料制成，其受温度变化会影响光自旋霍尔效应，通过该装置，可以实现对光自旋霍尔效应的调控。该装置较电磁铁调控方式结构更为简单，造价更低，操作性和可控性更佳。

本发明还提供了一种利用上述的基于热光效应的光自旋霍尔效应调控装置实现热光光自旋霍尔效应测算的方法，该测量方法包括以下步骤：

A.开启加热片，设置基准温度，待热光芯片升温至该基准温度后，执行B；

B.微调第一偏振镜、第二偏振镜和半波片，使所述CCD图像传感器上接收到对称分布且强度适中的光自旋霍尔效应自旋分裂光斑，记录此时的光场质心位置的纵坐标y₀，视此位置的热光光自旋霍尔效应质心横移值δ_TO为零；

执行步骤C和/或D：

C.将热光芯片加热至预定温度，记录加热过程中对应温度T下的光场质心纵坐标y_T；

D.将热光芯片加热至预定温度后，关闭加热片，在热光芯片从预订温度自然冷却至基准温度过程中，记录降温过程中对应温度T下的光场质心纵坐标y_T；