О генерации второй гармоники в неоднородно намагниченных средах

Теоретически исследованы новые эффекты генерации оптического сигнала на удвоенной частоте в магнитных средах, распределение намагниченности в которых пространственно неоднородно. Используется подход, основанный на гидродинамическом приближении для описания движения электронов проводимости в поле электромагнитной волны, дополненном уравнениями для среднего спина электронов. В рамках данного подхода продемонстрированы механизмы возникновения эффекта, связанного с тороидным моментом, который был экспериментально обнаружен ранее в системе магнитных частиц с вихревым распределением намагниченности, а также в многослойной магнитной системе (которая является коллинеарной неоднородной магнитной системой). Детально изучен новый эффект, связанный с наличием в неоднородной магнитной системе равновесных спиновых токов. Такой эффект был предсказан из соображений симметрии и может возникать лишь в неколлинеарно намагниченных средах. Показано, что данный эффект имеет резонансный характер с резонансом при частоте накачки, совпадающей с плазменной частотой электронов проводимости. Сделанные оценки восприимчивости на удвоенной частоте для параметров никеля и характерного масштаба изменения намагниченности, равного 10 nm, показывают, что величина восприимчивости вблизи частоты плазменного резонанса составляет при выбранных параметрах порядка 10 -9 esu, что позволяет надеяться на экспериментальное обнаружение эффекта. Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант N 16-32-00527. DOI: 10.21883/FTT.2017.11.45056.15k