1.一種納米尺度磁化動態的測量方法,測量裝置主要包括脈沖激光器、延時器、1/4波片、凹透鏡、凸透鏡I、平面鏡、偏振片、分束器、凸透鏡II、透鏡臺、原子力顯微鏡I、探針I、透鏡座、物鏡、樣品、波導、樣品臺、信號發生器、示波器、光橋探測器、偏置三通、放大器I、混頻器、放大器II、模數轉換器、計算機、原子力顯微鏡II、探針II、相敏檢測器、正弦信號發生器、入射光路及反射光路,所述光橋探測器的輸入端具有一個45度角的偏振器,所述混頻器具有輸入端I和輸入端II,所述原子力顯微鏡II與原子力顯微鏡I結構相同,所述探針I位于原子力顯微鏡I下端,所述探針II位于原子力顯微鏡II下端,所述物鏡位于透鏡座下端,所述脈沖激光器、信號發生器、波導、示波器依次電纜連接,所述光橋探測器、偏置三通、放大器I、混頻器、放大器II、模數轉換器、計算機依次電纜連接,所述脈沖激光器發射的激光束依次經延時器、1/4波片、凹透鏡、凸透鏡I、平面鏡、偏振片、分束器、凸透鏡II、透鏡臺、原子力顯微鏡I、探針I,從而形成入射光路,所述激光束照射到樣品表面產生的反射光依次經探針I、原子力顯微鏡I、透鏡臺、凸透鏡II、分束器,從而形成反射光路,所述反射光被分束器偏轉至所述光橋探測器,所述透鏡臺為透光圓盤且具有中心軸,所述原子力顯微鏡I、透鏡座、原子力顯微鏡II分別位于透鏡臺下面、且均能夠相對于透鏡臺的位置微調,當透鏡臺繞其中心軸轉動時,能夠分別將原子力顯微鏡I或透鏡座或原子力顯微鏡II置于樣品正上方,所述探針II為接觸型原子力顯微鏡探針,波導位于樣品臺上,通過磁控濺射方法將樣品直接接觸地制備于波導上表面,所述探針I和探針II為相同外形尺寸的原子力顯微鏡探針、且外形均為圓臺,所述圓臺軸線垂直于水平面,所述探針I中具有圓臺形通孔,所述探針I和探針II的所述外形圓臺的上底面直徑為3微米、下底面直徑為2微米,所述探針I中的所述圓臺形通孔的上部開口直徑為500納米、下部開口直徑為900納米,所述透鏡臺直徑為十厘米,所述波導長為80微米、寬為50微米、厚度為150納米,特征阻抗為50歐姆,所述樣品長為10微米、寬為9微米、厚度為50納米,所述光橋探測器輸出端與相敏檢測器輸入端相連,所述相敏檢測器的參考頻率設置為與所述信號發生器的輸出頻率一致,相敏檢測器輸出端連接偏置三通,正弦信號發生器輸出端連接混頻器輸入端II,反射光經過所述偏振器后光強為
![]()
其中I
0是反射光到達所述偏振器時的光強,θ
k是克爾角,當反射光強對樣品磁化的依賴關系是線性的,能夠估計光橋探測器中的由樣品磁化導致的電流的交流分量δI≈I
DCθ
K0δm
z,其中θ
K0是樣品在磁化飽和條件下的克爾角,δm
z是面外磁化的變化,I
DC是光橋探測器中的電流的直流分量,其特征是,所述一種納米尺度磁化動態的測量方法的步驟如下:一.旋轉透鏡臺使得原子力顯微鏡II位于樣品正上方,采用探針II對波導上包含樣品的區域進行掃描,以獲得表面形貌圖像,初步確定樣品位置,當探針II位于樣品邊緣時,令探針II縮回,并記錄原子力顯微鏡II中各位置參數;二.旋轉透鏡臺使得原子力顯微鏡I位于樣品正上方,將步驟一中記錄的各位置參數輸入原子力顯微鏡I;三.將探針I向樣品表面逼近,然后采用探針I對樣品所在區域進行掃描,掃描速度2nm/s,一旦探測到樣品表面后即停止逼近,并向上回縮距離100nm,同時關閉原子力顯微鏡I的掃描反饋;四.調整平面鏡位置,使得激光束通過透鏡臺和原子力顯微鏡I射到探針I上;五.脈沖激光器產生脈沖激光,周期小于100fs,重復率50MHz,波長700nm,信號發生器的觸發波形與激光重復率同步;六.信號發生器產生頻率f為1GHz的RF電流輸出至波導用于激發樣品;七.在關閉原子力顯微鏡I的掃描反饋的狀態下,設置探針I進行掃描;八.從樣品表面反射的光束依次經過探針I、原子力顯微鏡I、透鏡臺、凸透鏡II、分束器后進入光橋探測器,所述相敏檢測器將進入光橋探測器的信號中的1GHz頻率的極向克爾信號分離出來,并以電流形式輸出;九.所述相敏檢測器輸出的電流的交流分量經過放大器I放大30dB后,輸入混頻器的輸入端I;十.所述正弦信號發生器鎖頻至信號發生器,產生頻率為f-Δf的參考信號,Δf=3KH
z,所述參考信號輸入混頻器的輸入端II;十一.混頻器輸出的混頻信號頻率為Δf,所述混頻信號被放大器II繼續放大,最終由模數轉換器進行采樣;十二.計算機記錄由模數轉換器輸出的信號,并在Δf頻率對該信號實施快速傅里葉變換,并與原子力顯微鏡I采集的樣品位置數據相關聯,從而得到樣品表面的磁共振圖像。