Spinwellenanregung in magnetischen Nanohybridstrukturen (31,8 ...

Brillouin-Lichtstreuspektroskopie
verwendeten Objektivs beträgt 0,75, woraus sich ein Öffnungswinkel des fokussierten Strahls
von α = arcsin(0, 75) = 49 ◦ ergibt. Durch die Verwendung eines solchen Objektivs wird über
einen großen Wellenvektorbereich integriert, das Auflösungsvermögen bezüglich des Lichtwellenvektors
verringert sich also zugunsten eines besseren räumlichen Auflösungsvermögens,
das im verwendeten Aufbau 250 nm beträgt.
Sollen im Experiment auch thermisch angeregte Spinwellen gemessen werden, stellt der sehr
kleine Streuquerschnitt der Photon-Magnon-Streuung eine wesentliche Herausforderung dar.
Eine kurze Beispielrechnung soll dies verdeutlichen: Bei einer Laserleistung von 100 mW treffen
pro Stunde 10 21 Photonen auf die Probe. Bei der Messung thermischer Spinwellen liegt
das magnonische Signal am Photodetektor bei guter Justage des Aufbaus und Ni 81 Fe 19 als
zu messendem Material bei etwa 10 3 bis 10 5 Photonen pro Stunde, wobei es sich hier um die
über das Spektrum integrierte Intensität handelt. Aus diesem Zahlenbeispiel wird ersichtlich,
wie wichtig ein frequenzselektierendes Element mit gutem Kontrast wie das im nächsten
Abschnitt vorgestellte Tandem-Fabry-Pérot-Interferometer für die Experimente ist.
3.2.2 Das Tandem-Fabry-Pérot-Interferometer
Die Frequenzauflösung wird im verwendeten Versuchsaufbau durch ein Tandem-Fabry-Pérot-
Interferometer von John R. Sandercock [85,86] realisiert. Ein Tandem-Fabry-Pérot-Interferometer
besteht aus zwei Fabry-Pérot-Interferometern (FPI), die zur weiteren Verbesserung des
Kontrasts mehrfach durchlaufen werden. Ein einzelnes FPI oder Etalon besteht aus einem
Paar planparalleler Glasplatten, deren einander zugewandte Flächen mit einer hochreflektierenden
Schicht ausgestattet sind und welche Licht gemäß der Transmissionsfunktion
T = T 0 ·
1
1 + F sin 2 (∆φ/2)
(3.14)
passieren lassen [84]. F bezeichnet hierbei die Finesse des Etalons als ein Maß für den
Kontrast. Der Wegunterschied der am zweiten Spiegel interferierenden Strahlen hängt über
∆s = n · 2d, n ∈ N (3.15)
vom Spiegelabstand d ab, sodass sich über die Phasendifferenz zweier benachbarter Strahlen
(n=1)
∆φ = 4πd
λ
(3.16)
die Bedingung für maximale Transmission (∆φ=m·2π) eines FPI zu 2d = mλ ergibt. Die
transmittierten Wellenlängen können also allein durch den Plattenabstand geregelt werden.
Als freier Spektralbereich (FSR) wird der Abstand zweier solcher Maxima bezeichnet. Der
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