Terahertz Magnetic Moiré Grating for Enhanced Chirality Manipulation and Nonreciprocal Spin Isolation

材料科学 太赫兹辐射 云纹 栅栏 手性(物理) 光学 自旋(空气动力学) 光电子学 凝聚态物理 物理 手征对称破缺 量子力学 Nambu–Jona Lasinio模型 热力学 夸克
作者
Dan Zhao,Fei Fan,Qiang Xue,Hao Wang,Yunyun Ji,Qinghui Yang,Qiye Wen,Shengjiang Chang
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
被引量:3
标识
DOI:10.1002/adfm.202404881
摘要

Abstract Magneto‐optical activity is a significant way to achieve asymmetric transmission for spin photons. However, it is severely limited by the weak light‐matter interaction in the terahertz (THz) region. In this work, a magnetic Moiré grating (MMG) is constructed by sandwiching an Yttrium iron garnet (YIG) single crystal in a pair of twisted 2D subwavelength gratings. The twisted angle between two gratings introduces a strong geometric Moiré chirality related to the Moiré pattern. When an external magnetic field is applied to the YIG layer, three different symmetries of spacial mirror image, time reversal, and spin conjugation are broken simultaneously under the chiral coupling between magneto‐optical activity and Moiré chirality, leading to both the enhanced magneto‐optical chiral transmission and the nonreciprocal spin isolation. Under the magnetic field varying from −0.26 to +0.26 T in the experiment, the MMG achieves an active modulation of circular dichroism from 39 to −37.5 dB and optical activity from −35° to 30°. Moreover, the maximum spin isolation over 32.6 dB is also obtained near 0.5 THz. This mechanism provide a new way to realize independent manipulation and active modulation of THz spin photons more flexibly.
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