[发明专利]一种面向超快超分辨全光磁记录的双脉冲激发方法

说明书

本发明公开一种面向超快超分辨全光磁记录的双脉冲激发方法，包括第一激发脉冲和第二调节脉冲，依次先后入射向光磁记录媒介使其被激光脉冲光斑所照射的区域发生全光磁反转；通过精确灵活控制双飞秒激光脉冲间的时间延迟、空间重叠区域以及能量密度比，可在能够实现单脉冲全光磁反转的光磁材料上两脉冲的空间重叠区域内诱导产生磁化场的二次反转，以获得超越衍射极限限制的全光磁记录，这一记录过程发生在几百皮秒(亚纳秒)时间尺度，为超高密度、超快磁存储提供有效的技术手段。

技术领域

本发明属于光磁存储技术领域，具体涉及一种面向超快超分辨全光磁记录的双脉冲激发方法。

背景技术

在大数据存储领域中，利用外界磁场实现磁材料的磁化反转，即传统的磁存储技术，是当今最为主流的数据存储技术。然而，在此技术中，电子自旋是以进动的形式来完成反转过程，其特征时间为几个纳秒，这便大大限制了磁反转的速率(A.Kirilyuk,et al.,Rev.Mod.Phys.82,2731(2010))。全光磁反转的发现为超高速率磁存储的研究与应用发展注入了新鲜的活力。研究表明，在无任何外加磁场的条件下，仅利用飞秒激光脉冲作为激发源，亚铁磁材料GdFeCo便可实现旋向依赖与非旋向依赖的单脉冲全光磁反转(C.D.Stanciu,et al.,Phys.Rev.Lett.99,047601(2007)；T.A.Ostler,et al.,Nat.Commun.3,666(2012))。由于这一磁反转过程是通过Gd和Fe亚晶格间强烈的交换耦合作用来实现(I.Radu,et al.,Nature 472,205(2011))，其反转时间可缩短至100ps以内(K.Vahaplar,et al.,Phys.Rev.Lett.103,117201(2009))。这为超快磁记录提供了有效途径。

然而，除了记录速率，数据存储的记录密度同样是评价衡量相应存储技术优劣的重要指标。尽管全光磁反转在超快存储速率方面拥有巨大的优势，但记录光场始终受到光学衍射极限的限制(E.Abbe,Arch.Mikroskop.Anat.9,413(1873))，而无法最大程度减小数据记录单元的横向尺寸并大幅提升数据存储的存储密度。这也是几乎所有依赖于光场激发记录的存储技术所面临的共同技术瓶颈。

现有技术中CN201811154711.9，公开了一种利用一阶旋向偏振涡旋光实现超快速/高密度的数据存储方法，其具有超快速和高密度的存储特点，但其存储密度受限于激光脉冲的衍射极限。本文提到的衍射极限是本领域公知的一种科学现象，由于衍射极限的存在，通过聚焦获得的光斑具有极限的最小值，聚焦获得的光斑不能被聚焦而变得无限小。

发明内容

本发明的目的在于突破现有技术的瓶颈，提供一种面向超快超分辨全光磁记录的双脉冲激发方法，全光磁记录的尺寸可超越光斑衍射极限的限制且磁记录过程发生在几百皮秒(亚纳秒)时间尺度。

为实现本发明的目的，所采用的方案为：一种面向超快超分辨全光磁记录的双脉冲激发方法，包括第一激发脉冲和第二调节脉冲，第一激发脉冲和第二调节脉冲均为飞秒激光脉冲，第二调节脉冲的能量密度小于第一激发脉冲；

将第一激发脉冲和第二调节脉冲经聚焦后，依次先后入射向光磁记录媒介使其被激光脉冲光斑所照射的区域发生全光磁反转；

所述光磁记录媒介为能够实现单激光脉冲全光磁反转的光磁材料，其单激光脉冲实现全光磁反转所需的最低能量密度阈值为F，则第二调节脉冲的能量密度阈值F≤第一激发脉冲的能量密度；

所述光磁材料两次磁性反转的临界时间间隔为Δt_c，则Δt_c≤第一激发脉冲和第二调节脉冲的先后入射时间间隔1纳秒；

第一激发脉冲的光斑与第二调节脉冲的光斑有重叠部分和非重叠部分，当第二调节脉冲后入射至重叠部分时，重叠部分内还保留有先入射第一激发脉冲未散发的部分能量；第一激发脉冲光斑的重叠部分经两次磁反转回归初始磁状态，第一激发脉冲光斑的非重叠部分保留一次磁反转形成为磁记录点。