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 sensitivity at a 3 µW optical power in the pulse mode.
REFERENCES
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
).28.
C.
Kittel
, Phys. Rev.
73
, 155
(1948
).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
).© 2022 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2022
Author(s)
You do not currently have access to this content.