案例分享 | 前沿物理实验室突破全光学磁翻转研究瓶颈：德思特脉冲发生器赋能飞秒级磁矩操控

​破局飞秒级调控困境：超快响应的精准之钥

在前沿的全光学磁翻转（All-Optical Magnetic Switching, AOMS）现象研究领域，飞秒激光脉冲的精准操控堪称实现磁性材料内磁化方向高速反转的核心要素。国内知名高校物理实验室在亚铁磁GdFeCo薄膜研究中遭遇核心瓶颈：传统脉冲设备无法在300ps至纳秒范围内实现稳定步进调节，导致磁翻转效率随脉宽变化的规律长期湮没于实验噪声中。脉冲边缘抖动更干扰了热效应与角动量传递的关键数据关联，阻碍了理论模型的完善。

德思特脉冲发生器TS-PG1072凭借其卓越不凡的性能参数，助力国内知名高校物理实验室全光学磁翻转研究，有力地推动着该领域向纵深方向探索迈进。

技术赋能：脉冲控制的全维度革新

1、脉宽精控解锁机制解析

引入德思特TS-PG1072脉冲发生器后，实验室依托其<70ps超快边沿响应与10ps脉宽分辨率，首次实现对驱动激光脉冲的精准“微雕”。通过以10ps为步长系统扫描300ps~8s脉宽范围，研究人员清晰捕捉到GdFeCo薄膜在特定脉宽区间的磁翻转效率峰值现象。TS-PG1072的稳定精度让我们像调节精密旋钮般操控实验条件，这是发现效率窗口的决定性因素。该发现为构建热效应-角动量传递耦合模型提供了关键实验基石。

2、多脉冲序列开辟低能耗路径

为探索磁翻转的能耗优化路径，实验室利用TS-PG1072的800MHz高频脉冲生成能力，设计出复杂双脉冲/多脉冲序列。通过自由调节脉冲间隔与强度比例，在(Co/Pt)ₙ多层膜中验证了协同激发效应。设备稳定输出任意‘脉冲配方’的能力至关重要，实验证实特定序列可降低磁翻转能量阈值，同时提升磁畴调控精度，这为器件设计打开了新维度。

3、飞秒同步捕获磁矩演化

解析磁矩超快动力学需将激发源与TR-MOKE、XMCD等探测设备严格同步。TS-PG1072 <35ps rms的触发抖动成为解决时序对齐难题的核心。在Fe₃GeTe₂实验中，单一脉冲信号同时触发样品激发与多设备采集，首次实现磁矩方向、强度及自旋态在飞秒尺度的同步观测。

4、宽参数扫描拓展材料边界

当研究延伸至反铁磁材料Cr₂O₃时，TS-PG1072的300ps~>1s超宽脉宽调节及幅度自由控制能力，支持了全参数空间的系统性探索。实验室发现：在特定脉冲参数下，Cr₂O₃展现出奈尔矢量超快翻转行为，其动力学特征与传统铁磁材料截然不同。一台设备覆盖从皮秒到秒级的全范围需求，极大加速了新材料的筛选进程。

TS-PG1072

量化成果：从基础认知到技术跃迁

德思特TS-PG1072的赋能帮助该物理实验室实现四大突破性进展：

• 在GdFeCo机制解析方向，精确定位磁翻转效率峰值窗口，构建出首个热效应-角动量传递耦合模型；
• (Co/Pt)ₙ低能耗路径研究中，多脉冲序列成功降低磁翻转能量阈值，磁畴调控精度同步提升；
• Fe₃GeTe₂动力学领域，首次实现飞秒级磁矩多维度协同演化轨迹解析；
• 反铁磁Cr₂O₃探索中，发现颠覆性奈尔矢量翻转特性，为AOMS技术开辟全新材料疆域。

 

这些成果共同推动全光学磁操控向产业化应用迈出关键一步。

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