ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРИЧЕСКОЙ НЕУСТОЙЧИВОСТИ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ СПИНОВЫХ ВОЛН НА ФОРМИРОВАНИЕ ДЕФЕКТНЫХ МОД В ОДНОМЕРНЫХ МАГНОННЫХ КРИСТАЛЛАХ С ДЕФЕКТАМИ

Экспериментально исследуется влияние трех- и четырехмагнонных процессов на возбуждение дефектной моды в одномерном магнонном кристалле со структурным дефектом.

Интерес к исследованиям магнонных кристаллов с дефектами обусловлен возможностью возбуждения в запрещённых зонах дефектных мод, которые могут использоваться для усиления нелинейных эффектов и управления сигналами в СВЧ диапазоне.

Исследуемая структура получена с помощью вытравливания периодической решетки канавок с периодом 150 мкм, в центре которой был сформирован дефект (шириной, равной периоду решетки) в виде пропуска одной канавки. В геометрии возбуждения поверхностных магнитостатических спиновых волн с помощью векторного анализатора цепей снимались частотные зависимости коэффициентов прохождения и отражения в зависимости от уровня мощности сигнала накачки.

Обнаружено, что трехмагнонный распад ПМСВ приводит к разрушению резонаторных (дефектных) мод. Пороговая мощность накачки для трехмагнонных процессов меньше значений для разрушения брэгговского резонанса, что объясняется эффектом локального усиления поля спиновой волны и формированием неравновесного участка распространения спиновых волн в области дефекта. В условиях четырехмагнонных распадов при больших уровнях надкритичности накачки обнаружен сдвиг дефектной моды вместе с полосой брэгговского резонанса в сторону длинноволновой границы, что объясняется сдвигом дисперсии волны накачки при больших углах прецессии намагниченности.

 

DOI: 10.18500/0869-6632-2017-25-2-74-88

 

Ссылка на статью: Павлов Е.С., Высоцкий С.Л., Кожевников А.В., Дудко Г.М., Филимонов Ю.А. Влияние параметрической неустойчивости поверхностных магнитостатических спиновых волн на формирование дефектных мод в одномерных магнонных кристаллах с дефектами // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2017. Т. 25, No 2. С. 74–88.

 

Скачать полную версию

Литература

1. Никитов С.А., Калябин Д.В., Лисенков И.В., Славин А.Н., Барабаненков Ю.Н., Осокин С.А., Садовников А.В., Бегинин Е.Н., Морозова М.А., Шараевский Ю.П., Филимонов Ю.А., Хивинцев Ю.В., Высоцкий С.Л., Сахаров В.К., Павлов Е.С. Магноника – новое направление спинтроники и спин-волновой электроники // УФН. 2015. Т. 185, No 10. С. 1099–1128.

2. Chumak A.V., Serga A.A., Hillebrands B., Kostylev M.P. Scattering of backward spin waves in a one-dimensional magnonic crystal // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 93. P. 022508.

3. Lee K.S., Han D.S., Lim S.K. Physical origin and generic control of magnonic band gaps of dipole-exchange spin waves in width-modulated nanostrip waveguides // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 102. P. 127202.

4. Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Плесский В.П. Распространение магнитостатических волн в нормально намагниченной пластине феррита с периодически неровными поверхностями // ФТТ. 1980. Т. 22. С. 2831.

5. Nikitov S.A., Taihades Ph., Tsai C.S. Spin waves in periodic magnetic structures – magnonic crystals // Journ. Magn. Magn. Mater. 2001. Vol. 0236. P. 320–330.

6. Ignatchenko V.A., Mankov Y.I., Мaradudin A.A. Spectrum of waves in randomly modulated multilayers // Phys. Rev. B. 1999. Vol. 59. P. 42–45.

7. Kruglyak V.V., Kuchko A.N. Spectrum of spin waves propagating in a periodic magnetic structure // Physica B: Condensed Matter. 2003. Vol. 339, No 2–3. P. 130–133.

8. Kuchko A.N., Sokolovskii M.L., Kruglyak V.V. // The Physics of Metals and Metallography. 2006. Vol. 101, No 6. P. 513–518.

9. Kruglyak V.V., Kuchko A.N. Damping of spin waves in a real magnonic crystal // Journ. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 272–276, No. 1. P.302–303.

10. Tkachenko V.S., Kruglyak V.V, Kuchko A.N. Spin waves in a magnonic crystal with sine-like interfaces // Journ. Mag. Mag. Mater. 2006. Vol. 307, No. 1. P. 48–52.

11. Ignatchenko V.A., Mankov Y.I., Maradudin A.A. Wave spectrum of multilayers with finite thicknesses of interfaces // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 62, No. 3. P. 2181–2184.

12. Filimonov Yu.A., Pavlov E.S., Vysotskii S.L., Nikitov S.A. Magnetostatic surface wave propagation in a one-dimensional magnonic crystal with broken translational symmetry // Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 101. P. 242408.

13. Павлов Е.С., Филимонов Ю.А. Бистабильность спиновых волн в нелинейных брэгговских резонаторах на основе ферритовых магнонных кристаллов // Нелинейный мир. 2015. Т. 13, No 2. С. 35–36.

14. Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны М.: Физматлит, 1994. 464 с.

15. Ustinov A.B., Drozdovskii A.V., Kalinikos B.A. Multifunctional nonlinear magnonic devices for microwave signal processing // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 96. P. 142513.

16. Высоцкий С.Л., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. и др. Параметрическая неустойчивость поверхностных магнитостатических волн в двумерных магнонных кристаллах // Известия вузов. ПНД. 2007. Т. 15, No 3. С. 58–73.

17. Высоцкий С.Л., Никитов С.А., Новицкий Н.Н., Павлов Е.С., Стогний А.И., Филимонов Ю.А. Влияние параметрической неустойчивости первого порядка на формирование полос непропускания в спектре поверхностных магнитостатических волн в одномерном ферритовом магнонном кристалле // Изв. вузов ПНД. 2012. Т. 20, No 2. С. 3–11.

18. Медведев В.В., Фетисов Ю.К. Вопросы кибернетики. Устройства и системы. М.: МИРЭА, 1983. 171 с.

19. Soljacic M., Joannopoulos J.D. Enhancement of nonlinear effects using photonic crystals // Nature Mater. 2004. Vol. 3. P. 211–219.

20. Khanikae A.B., Baryshev A.V., Fedyanin A.A., et al. Anomalous Faraday effect of a system with extraordinary optical transmittance // Optics Express. 2007. Vol. 15. P. 6612.

21. Kai Di, Vanessa Li Zhang, Meng Hau Kuok, Hock Siah Lim, Ser Choon Ng. Band structure of magnonic crystals with defects: Brillouin spectroscopy and micromagnetic simulations // Phys. Rev. B. 2014. Vol. 90. P. 060405.

22. Kozhevnikov A.V., Nikitov S.A., Filimonov Yu.A. Attenuation of non-linear surface magnetostatic waves in ferrite films // J. de Physique IV. Colloque C1. 1997. Vol. 7. P. 401–402.

23. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Влияние параметрически возбуждённых спиновых волн на дисперсию и затухание поверхностных магнитостатических волн в ферритовых плёнках // ЖЭТФ. 1999. Т. 115, вып. 1. С. 1–15.

24. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Четырехмагнонный распад поверхностных магнитостатических волн в пленках ЖИГ // ФТТ. 1997. Т. 39, No 2. С. 330–338.

25. Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Плесский В.П. Отражение поверхностных магнитостатических волн от периодически неровного участка поверхности феррита // Радиотехника и электроника. 1981. Т. 23. C. 2282.

26. Suhl H. The theory of ferromagnetic resonance at high signal powers // J. Phys. Chem. Sol. 1957. Vol. 1, No 4. P. 209–227.

27. Лукомский В.П. Нелинейные магнитостатические волны в ферромагнитных пластинах // Укр. Физ. журн. 1978. Т. 23, No 1. С. 134–139.

28. Вашковский А.В., Стальмахов В.С, Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. Саратов: Изд-во СГУ, 1993. 312 с.

29. Tsankov M.A., Chen M., Patton C.E. Magnetostatic wave dynamic magnetization response in yttrium iron garnet films // J. Appl. Phys. 1996. Vol. 79, No 3. P. 1595–1603.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):