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Ultrafast non-thermal control of magnetization by instantaneous photomagnetic pulses

机译：通过瞬时光磁脉冲实现超快速的非热磁化控制

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The demand for ever-increasing density of information storage and speed of manipulation has triggered an intense search for ways to control the magnetization of a medium by means other than magnetic fields(1-5). Recent experiments on laser-induced demagnetization(6-8) and spin reorientation(9) use ultrafast lasers as a means to manipulate magnetization, accessing timescales of a picosecond or less. However, in all these cases the observed magnetic excitation is the result of optical absorption followed by a rapid temperature increase. This thermal origin of spin excitation considerably limits potential applications because the repetition frequency is limited by the cooling time(10). Here we demonstrate that circularly polarized femtosecond laser pulses can be used to non-thermally excite and coherently control the spin dynamics in magnets by way of the inverse Faraday effect. Such a photomagnetic interaction is instantaneous and is limited in time by the pulse width (similar to 200 fs in our experiment). Our finding thus reveals an alternative mechanism of ultrafast coherent spin control, and offers prospects for applications of ultrafast lasers in magnetic devices.
机译：对信息存储密度和操作速度的不断提高的需求引发了人们对通过磁场以外的其他方式控制介质磁化的方法的强烈探索（1-5）。激光诱导的去磁（6-8）和自旋重新定向（9）的最新实验使用超快激光作为一种手段来操纵磁化，达到皮秒或更短的时间尺度。但是，在所有这些情况下，观察到的磁激励是光吸收的结果，然后温度迅速升高。自旋激发的这种热起源极大地限制了潜在的应用，因为重复频率受到冷却时间的限制（10）。在这里，我们证明了圆偏振飞秒激光脉冲可用于非热激发并通过反法拉第效应相干地控制磁体中的自旋动力学。这种光磁相互作用是瞬时的，并且在时间上受到脉冲宽度的限制（类似于我们的实验中的200 fs）。因此，我们的发现揭示了超快相干自旋控制的另一种机制，并为超快激光器在磁性设备中的应用提供了前景。

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