磁电耦合通常存在于多铁性体系中，即铁电有序性可以由磁场调控，同时（反）铁磁有序性可以由电场来调控，因此这样一个基本物理特性在多场调控、自旋电子学、传感和能源等领域中具有重要的基础研究意义和应用价值。然而，由于自支撑多铁性氧化物薄膜或二维体系的不稳定性和易碎性，传统方法极大地限制了相关的探测和研究，而使这些同时发生的电磁有序和耦合的表征、机制揭示及耦合效应调控变得极具挑战性。
中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室金奎娟研究员、杨国桢院士课题组长期致力于利用光学二次谐波产生（Second Harmonic Generation, SHG）表征及探测，以揭示复杂氧化物薄膜的空间反演不对称、极化耦合和铁电有序演变等物理的研究。
近年来，金奎娟研究员带领研究研究生先后围绕SHG探测异质结表面和界面的空间对称破缺、SHG探测氧化物铁电薄膜的铁电相态演变、具有超高热电性能的ClO4分子的结构对称性破缺等方面开展研究。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心L03组的博士生徐帅与毕业生王洁素博士（现为北京量子信息科学研究院副研究员）在金奎娟研究员的指导下，使用脉冲激光沉积法制备了多铁性的外延BiFeO3(BFO)薄膜和自支撑BFO薄膜，利用外加磁场的宽温区SHG技术研究了多铁性BFO薄膜中的磁电耦合效应。研究人员定义了一个光学磁电耦合常数——表示通过磁场控制多铁性材料中光致非线性极化的能力。
研究还展示了SHG方法原位无损探测自支撑等多铁性薄膜或二维体系中铁电及反铁磁有序等物理性质的灵敏性和有效性。本研究的相关内容以“Magnetoelectric Coupling in Multiferroics Probed by Optical Second Harmonic Generation”为题，于2023年4月20日在线发表在Nature Communications上。