近日，中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所紅外科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室姚碧霂、陸衛(wèi)團(tuán)隊(duì)與山東大學(xué)物理學(xué)院饒金威團(tuán)隊(duì)合作，并聯(lián)合上海科技大學(xué)、華中科技大學(xué)和浙江大學(xué)等，在光誘導(dǎo)電子自旋強(qiáng)耦合態(tài)中構(gòu)建奇異點(diǎn)，通過光電耦合位相調(diào)控以提升基于磁子(電子自旋集體激發(fā))的頻率梳的產(chǎn)生效率，創(chuàng)造了迄今為止磁子體系中頻率梳齒數(shù)的最高紀(jì)錄。相關(guān)研究成果以Enhancement of magnonic frequency combs by exceptional points為題，發(fā)表在《自然-物理》(Nature Physics)上。
 

　　光學(xué)頻率梳由離散光譜線構(gòu)成，展現(xiàn)出等間距以及梳狀的信號(hào)分布。光學(xué)頻率梳提高了頻率測(cè)量的精度，在衛(wèi)星導(dǎo)航、精密距離測(cè)量、原子鐘和分子識(shí)別等領(lǐng)域具有重要作用。光學(xué)頻率梳的應(yīng)用推進(jìn)了其他物態(tài)頻率梳的研究。電子自旋集體激發(fā)形成的磁子具有免疫焦耳熱的優(yōu)勢(shì)，其靈活的自旋動(dòng)力學(xué)調(diào)控特性是融合多種物態(tài)優(yōu)勢(shì)的優(yōu)異載體。然而，常規(guī)的磁子頻率梳因依賴材料的非線性效應(yīng)，需要較高功率密度才能夠產(chǎn)生有限的梳齒，這限制了其向高效、片上集成、可調(diào)節(jié)的磁子功能器件轉(zhuǎn)化的進(jìn)程。
 

　　此前，該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)光誘導(dǎo)磁子態(tài)的優(yōu)勢(shì)。該態(tài)與常規(guī)磁子模式不同，其有效磁矩受光誘導(dǎo)泵浦的相干控制且磁矩更低、阻尼更小，在驅(qū)動(dòng)功率較低時(shí)能夠引發(fā)較大進(jìn)動(dòng)偏角，形成非線性效應(yīng)，促成磁子頻率梳形成。該團(tuán)隊(duì)通過位相調(diào)控實(shí)現(xiàn)了對(duì)光誘導(dǎo)磁子耦合過程及其非線性響應(yīng)的操控，增強(qiáng)了非線性耦合效應(yīng)，達(dá)成了磁子頻率梳的增長。這一增強(qiáng)效應(yīng)不依賴于驅(qū)動(dòng)功率的提高，而是通過優(yōu)化非線性耦合過程實(shí)現(xiàn)的。此外，光誘導(dǎo)磁子的高度可調(diào)特性使得科研人員能夠通過簡單操控泵浦功率、頻率和極化以控制磁子頻率梳。
 

　　該研究融合了磁子頻率梳與非厄米奇異點(diǎn)兩個(gè)關(guān)鍵概念，展示了通過耗散來操控非線性磁子模式的能力，這對(duì)非厄米物理和磁子電子學(xué)具有重要意義。研究開發(fā)的高效磁子頻率梳生成方法，推動(dòng)了磁子電子學(xué)中寬頻帶、離散且相干自旋波源的研究，并有望在靈敏的光電檢測(cè)應(yīng)用中發(fā)揮建設(shè)性作用。
 

　　研究工作得到國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)(B類)、上海市基礎(chǔ)研究領(lǐng)域項(xiàng)目的支持。
 

　　a、磁子模式(示意圖中類比為陀螺)間的特殊耦合狀態(tài)，能夠提高磁子頻率梳(示意圖中表示為光帶)的產(chǎn)生效率；b、利用奇異點(diǎn)增強(qiáng)磁子頻率梳原理圖；c、位相調(diào)控下磁子頻率梳的增強(qiáng)