We introduce a time-resolved magneto-optical measurement technique based on a zero-area Sagnac interferometer. By replacing a continuous wave light source to a pulsed one, temporal resolution of hundreds of picoseconds is achieved. Because two lights passing through a Sagnac loop always travel the same optical path length, the interference from the phase modulation and Kerr rotation occurs in a pulse mode. For illustration of the apparatus, we present ferromagnetic resonance of a Permalloy film caused by a magnetic field pump. The instrument still possesses the favorable properties of a Sagnac interferometer, such as rejection of all the reciprocal effects, and shows 1μrad/Hz sensitivity at a 3 µW optical power in the pulse mode.

1.
C.
Gong
,
L.
Li
,
Z.
Li
,
H.
Ji
,
A.
Stern
,
Y.
Xia
,
T.
Cao
,
W.
Bao
,
C.
Wang
,
Y.
Wang
,
Z. Q.
Qiu
,
R. J.
Cava
,
S. G.
Louie
,
J.
Xia
, and
X.
Zhang
,
Nature
546
,
265
(
2017
).
2.
Y.
Deng
,
Y.
Yu
,
M. Z.
Shi
,
Z.
Guo
,
Z.
Xu
,
J.
Wang
,
X. H.
Chen
, and
Y.
Zhang
,
Science
367
,
895
(
2020
).
3.
B.
Ding
,
Z.
Li
,
G.
Xu
,
H.
Li
,
Z.
Hou
,
E.
Liu
,
X.
Xi
,
F.
Xu
,
Y.
Yao
, and
W.
Wang
,
Nano Lett.
20
,
868
(
2020
).
4.
L.
Embon
,
Y.
Anahory
,
Ž. L.
Jelić
,
E. O.
Lachman
,
Y.
Myasoedov
,
M. E.
Huber
,
G. P.
Mikitik
,
A. V.
Silhanek
,
M. V.
Milošević
,
A.
Gurevich
, and
E.
Zeldov
,
Nat. Commun.
8
,
85
(
2017
).
5.
K. S.
Burch
,
D.
Mandrus
, and
J.-G.
Park
,
Nature
563
,
47
(
2018
).
6.
D.
Vasyukov
,
Y.
Anahory
,
L.
Embon
,
D.
Halbertal
,
J.
Cuppens
,
L.
Neeman
,
A.
Finkler
,
Y.
Segev
,
Y.
Myasoedov
,
M. L.
Rappaport
,
M. E.
Huber
, and
E.
Zeldov
,
Nat. Nanotechnol.
8
,
639
(
2013
).
7.
N. C.
Koshnick
,
H.
Bluhm
,
M. E.
Huber
, and
K. A.
Moler
,
Science
318
,
1440
(
2007
).
8.
O.
Kazakova
,
R.
Puttock
,
C.
Barton
,
H.
Corte-León
,
M.
Jaafar
,
V.
Neu
, and
A.
Asenjo
,
J. Appl. Phys.
125
,
060901
(
2019
).
9.
Y.
Xu
,
Y.
Yu
,
Y. Y.
Hui
,
Y.
Su
,
J.
Cheng
,
H.-C.
Chang
,
Y.
Zhang
,
Y. R.
Shen
, and
C.
Tian
,
Nano Lett.
19
,
5697
(
2019
).
10.
T. X.
Zhou
,
R. J.
Stöhr
, and
A.
Yacoby
,
Appl. Phys. Lett.
111
,
163106
(
2017
).
11.
A. C. H.
Rowe
,
I.
Zhaksylykova
,
G.
Dilasser
,
Y.
Lassailly
, and
J.
Peretti
,
Rev. Sci. Instrum.
88
,
043903
(
2017
).
12.
S.
Spielman
,
K.
Fesler
,
C. B.
Eom
,
T. H.
Geballe
,
M. M.
Fejer
, and
A.
Kapitulnik
,
Phys. Rev. Lett.
65
,
123
(
1990
).
13.
S.
Spielman
,
J. S.
Dodge
,
L. W.
Lombardo
,
C. B.
Eom
,
M. M.
Fejer
,
T. H.
Geballe
, and
A.
Kapitulnik
,
Phys. Rev. Lett.
68
,
3472
(
1992
).
14.
A.
Kapitulnik
,
J. S.
Dodge
, and
M. M.
Fejer
,
J. Appl. Phys.
75
,
6872
(
1994
).
15.
E. R.
Schemm
,
W. J.
Gannon
,
C. M.
Wishne
,
W. P.
Halperin
, and
A.
Kapitulnik
,
Science
345
,
190
(
2014
).
16.
J.
Xia
,
P. T.
Beyersdorf
,
M. M.
Fejer
, and
A.
Kapitulnik
,
Appl. Phys. Lett.
89
,
062508
(
2006
).
17.
A.
Fried
,
M.
Fejer
, and
A.
Kapitulnik
,
Rev. Sci. Instrum.
85
,
103707
(
2014
).
18.
T.
Sarkar
,
D. S.
Wei
,
J.
Zhang
,
N. R.
Poniatowski
,
P. R.
Mandal
,
A.
Kapitulnik
, and
R. L.
Greene
,
Science
368
,
532
(
2020
).
19.
I. M.
Hayes
,
D. S.
Wei
,
T.
Metz
,
J.
Zhang
,
Y. S.
Eo
,
S.
Ran
,
S. R.
Saha
,
J.
Collini
,
N. P.
Butch
,
D. F.
Agterberg
,
A.
Kapitulnik
, and
J.
Paglione
,
Science
373
,
797
(
2021
).
20.
J.
Xia
,
Y.
Maeno
,
P. T.
Beyersdorf
,
M. M.
Fejer
, and
A.
Kapitulnik
,
Phys. Rev. Lett.
97
,
167002
(
2006
).
21.
J.
Xia
,
E.
Schemm
,
G.
Deutscher
,
S. A.
Kivelson
,
D. A.
Bonn
,
W. N.
Hardy
,
R.
Liang
,
W.
Siemons
,
G.
Koster
,
M. M.
Fejer
, and
A.
Kapitulnik
,
Phys. Rev. Lett.
100
,
127002
(
2008
).
22.
R.-H.
He
,
M.
Hashimoto
,
H.
Karapetyan
,
J. D.
Koralek
,
J. P.
Hinton
,
J. P.
Testaud
,
V.
Nathan
,
Y.
Yoshida
,
H.
Yao
,
K.
Tanaka
,
W.
Meevasana
,
R. G.
Moore
,
D. H.
Lu
,
S.-K.
Mo
,
M.
Ishikado
,
H.
Eisaki
,
Z.
Hussain
,
T. P.
Devereaux
,
S. A.
Kivelson
,
J.
Orenstein
,
A.
Kapitulnik
, and
Z.-X.
Shen
,
Science
331
,
1579
(
2011
).
23.
A.
Kapitulnik
,
J.
Xia
,
E.
Schemm
, and
A.
Palevski
,
New J. Phys.
11
,
055060
(
2009
).
24.
X. D.
Zhu
and
G.
Malovichko
,
AIP Adv.
7
,
055008
(
2017
).
25.
X. D.
Zhu
,
Rev. Sci. Instrum.
88
,
083112
(
2017
).
26.
X. D.
Zhu
,
R.
Ullah
, and
V.
Taufour
,
Rev. Sci. Instrum.
92
,
043706
(
2021
).
27.
A.
Barman
,
T.
Kimura
,
Y.
Otani
,
Y.
Fukuma
,
K.
Akahane
, and
S.
Meguro
,
Rev. Sci. Instrum.
79
,
123905
(
2008
).
29.
G.
Venkat
,
D.
Kumar
,
M.
Franchin
,
O.
Dmytriiev
,
M.
Mruczkiewicz
,
H.
Fangohr
,
A.
Barman
,
M.
Krawczyk
, and
A.
Prabhakar
,
IEEE Trans. Magn.
49
,
524
(
2013
).
You do not currently have access to this content.