Photonischer Spin-Skyrmion mit dynamischer Positionskontrolle

Skyrmione sind topologische Spin-Strukturen mit breiten Anwendungsperspektiven in der magnetischen Informationsspeicherung und Spintronik. Neben magnetischen Materialien werden Skyrmione in verschiedenen photonischen Systemen beobachtet, die neue Merkmale im tiefen Subwellenlängenbereich zeigen. Während die dynamische Bewegungssteuerung der magnetischen Skyrmione durch viele Techniken erreicht wurde, wurden Studien zur Manipulation des photonischen Skyrmions selten durchgeführt. Hier zeigen wir die dynamische Positionskontrolle des photonischen Skyrmions durch die Verwendung eines Phasenprofils, das von einem räumlichen Lichtmodulator auferlegt wird. Die photonischen Skyrmione werden durch die Spin-Bahn-Kopplung im Feld des Oberflächen-Plasmon-Polariton erzeugt, und die Spin-Texturen werden durch eine Nanopartikel-auf-Film-Konfiguration abgebildet. Es wird experimentell gezeigt, dass die photonischen Skyrmione flexibel in zwei Dimensionen verschoben werden können, mit präziser Positionskontrolle und nahezu keiner Verzerrung der Spin-Texturen. Darüber hinaus wird festgestellt, dass die Verriegelung der Verschiebungsrichtungen mit der Skyrmion-Chiralität beobachtet wird, wenn eine Flüssigkristallplatte verwendet wird, um das Phasenprofil bereitzustellen, anstatt des räumlichen Lichtmodulators. Die vorgeschlagene Technik realisiert erstmals die Abbildung des Spin-Impulses des photonischen Skyrmions mit dynamischer Positionskontrolle, was sich als wertvoll für zukünftige Anwendungen in der optischen Informationsspeicherung und -übertragung erweisen dürfte.