Quadratic-in-magnetization magneto-optical spectroscopy

Abstract

The magneto-optic is a very old branch of physics. However, the subject is still progressing, either by using magneto-optical effect in a novel ways and by developing of new materials and meta-materials. One of the key experimental technique in field of magneto-optics is a magneto-optical spectrometer, determining magneto-optical spectra. Within this work, we are building a new magneto-optical spectrometer based on photoelastic modulator and magneto-optical effect calibration by small rotation of the specific optical elements. The setup allows to measure spectra of both linear and quadratic magneto-optical effects, and their individual contributions. The spectroscopy was applied to Heusler compound Co$_2$MnSi. On this material, Kerr rotation and Kerr ellipticity spectra of linear ($B_{s/p}K$) and quadratic ($A_{s/p}G_{44}$, $A_{s/p}G_s$) contributions were determined in spectral range 1.6--4.8\,eV. In our knowledge, those are the first measured spectra of $G$-elements.

Magneto-optika je velmi staré odvětví fyziky. Přesto je ale stále ve vývoji a přichází s novými způsoby využití magneto-optického efektu. Stejně tak jsou neustále vyvíjeny nové magneto-optické materiály. Jedna z hlavních experimentálních metod zabýva\-jící se magneto-optikou je magneto-optický spektrometr určující magneto-optická spektra. Tato práce se zabývá návrhem a stavbou nového typu tohoto spektrometru. Spektrometr je založen na fotoelastickém modulátoru a na kalibraci magneto-optické\-ho efektu pomocí drobné rotace jednoho z optických elementů. Aparatura umožňuje měřit jak lineární tak kvadratický magneto-optický efekt a jejich individuální příspěv\-ky. S využitím tohoto spektrometru byla získána magneto-optická spektra Heuslero\-vy slitiny Co$_2$MnSi. Tyto spektra Kerrovy rotace a Kerrovy elipticity byla změře\-na ve spektrálním rozsahu 1.6--4.8 eV, a to jak pro lineární ($B_{s/p}K$), tak pro kvadratické ($A_{s/p}G_{44}$, $A_{s/p}G_s$) příspěvky. Dle nám dostupných informací by toto měla být obecně první naměřená kvadratická magneto-optická spektera.