关键技术的突破离不开对信息技术材料的研究,例如开发新的材料体系,对材料进行复杂的工艺处理,改变材料结构或者使用复合材料体系等。这些研究大幅提升了材料的性能,为实现实际应用提供了基础条件。根据这条研究思路,本研究将使用最后一种研究路径,并且只在“光磁信号感知与转换”领域开展研究。从材料结构来看,本研究使用对光学信号敏感的Ge Sb Te-225相变材料(简称GST)和具有高磁致伸缩特性的Fe Co B-212(简称FCB)软磁磁致伸缩材料进行研究。将两种材料结合到一块,形成异质结。这两种材料将以界面处的应力应变为接口,实现光信号与磁信号的耦合。从研究方法来看,本研究首先通过有限元的方法,建立微磁学模型。该模型通过将整体的自发磁(极)化场在x,y平面离散化,并且考虑由此展开的和自发磁化有关的自由能分项。材料整体的吉普斯自由能将是上述分项对材料整体的体积分。之后根据吉普斯自由能理论(Gibbs free energy theroy)和LLG动力学理论(L-L-G theory),分别通过共轭梯度法和解时变偏微分方程的方法求解不同外部情况下体系的稳态磁化矢量场。随后,建立激光诱导GST相变模型。通过符合实际情况的假设,获得GST相变后的应力场。最后GST产生的应力通过材料界面接口传导到FCB内部,改变其磁致伸缩能,进而调制其磁学性能,完成将光信号转为磁信号的过程模拟。为了验证模型的正确性,开展了一系列实验,包括对材料表面形貌、反射率和磁滞回线等实验。从研究结果表明,光磁耦合效率的主要矛盾是:“各个自由能之间互相制约的关系”。为了提高光磁耦合效率,应该尽量使用低交换能密度和的磁材料。同时,器件应该拥有小体积,中心对称,扁平化等特性,降低退磁场能的影响。