Доменная невзаимность электромагнитных волн в центросимметричном TbMnO₃

Abstract

Рассмотрен поляритонный спектр в центросимметричном TbMnO₃ при низких температурах в соразмерном антиферромагнитном состоянии после спин-флоп перехода в магнитном поле. Показано, что наблюдаемая в этом состоянии линейная зависимость электрической поляризации P от магнитного поля H обусловлена упорядочением спинов ионов тербия. Магнитоэлектрическая энергия PGH (G — антиферромагнитный вектор тербия) индуцирует в центросимметричном TbMnO₃ без линейного магнитоэлектрического эффекта невзаимный спектр ТМ и ТЕ поляритонов. В антиферромагнитных 180- градусных тербиевых доменах оказываются различными скорости электромагнитных волн, а направления прецессии электрического поля и поворота плоскости поляризации имеют противоположные знаки. Оценки этих эффектов дают величину порядка 10⁻³.Розглянуто поляритонний спектр у центросиметричному TbMnO₃ при низьких температурах у розмірному антиферомагнітному стані після спін-флоп переходу у магнітному полі. Доведено, що спостережена у цьому стані лінійна залежність електричної поляризації P від магнітного поля Н зумовлена упорядкуванням спінів іонів тербію. Магнітоелектрична енергія PGH (G — антиферомагнітний вектор тербію) індукує у центросиметричному TbMnO₃, що не має лінійного магнітоелектричного ефекту, невзаємний спектр ТМ та ТЕ поляритонів. У антиферомагнітних 180-градусних тербієвих доменах виникає різниця у швидкості електромагнітних хвиль, а напрямок прецесії електричного поля та повороту площини поляризації мають протилежні знаки. Оцінки цих ефектів дають величину порядку 10⁻³.The polariton spectrum of centrosymmetrical TbMnO₃ in the commensurate antiferromagnetic state is analyzed at low temperatures after spin-flop transition. It is shown that the previously observed linear dependence of electric polarization P on magnetic field H is a result of spin ordering of the terbium ions. Magnetoelectric interaction energy PGH (G is the antiferromagnetic vector of terbium) induces a nonreciprocity in the spectrum of TM and TE polaritons in the centrosymmetrical TbMnO₃ without a linear magnetoelectric effect. Different velocities of electromagnetic waves, opposite directions of the rotations of electric field and polarization plane in the terbium domains with a reverse direction of antiferromagnetic vector G were revealed. The order of these effects is 10⁻³.