СОЛИТОНЫ ОГИБАЮЩЕЙ И МОДУЛЯЦИОННАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ СПИНОВЫХ ВОЛН В МАГНОННЫХ КРИСТАЛЛАХ

В настоящей статье изложены результаты экспериментальных исследований, в которых изучено формирование светлых и темных солитонов огибающей при импульсном, монохроматическом и двухчастотном возбуждении сверхвысокочастотных спиновых волн в магнитной периодической пленочной структуре – магнонном кристалле. Солитоны огибающей возбуждались на частотах, отвечающих склонам запрещенных зон спин-волнового спектра магнонного кристалла, обусловленных брэгговскими резонансами.

 

Литература

1. Remoissenet M. Waves Called Solitons: Concepts and experiments. Springer-Verlag, Berlin, 1996, 420 p.

2. Кившарь Ю.С., Агравал Г.П. Оптические солитоны. От волоконных световодов к фотонным кристаллам / Пер. с англ. под ред. Н.Н. Розанова. М.: Физматлит, 2005. 648 с.

3. Калиникос Б.А., Ковшиков Н.Г., Славин А.Н. Солитоны огибающей и модуляционная неустойчивость дипольно-обменных волн намагниченности в пленках железоиттриевого граната // ЖЭТФ. 1988. Т. 94, С. 159.

4. Chen M., Tsankov M.A., Nash J.M. et al. Backward-volume-wave microwaveenvelope solitons in yttrium iron garnet films // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 49. P. 12773.

5. Serga A.A., Andre A., Demokritov S.O. et al. Black soliton formation from phase-adjusted spin wave packets // J. Appl. Phys. 2004. Vol. 95. P. 6607.

6. Marcelli R., Nikitov S.A., Filimonov Yu.A. et al. Magnetostatic surface wave bright soliton propagation in ferrite-dielectric-metal structures // IEEE Trans. on Magn. 2006. Vol. 42. P. 1785.

7. Фетисов Ю.К., Паттон К. Е., Сыногач В.Т. Солитоны огибающей в среде с сильным нелинейным затуханием // Письма в ЖЭТФ. 2006. Т. 83. С. 579.

8. Калиникос Б.А., Ковшиков Н.Г., Славин А.Н. Солитоны спиновых волн в ферромагнитных пленках – наблюдение модуляционной неустойчивости спиновых волн // Письма в ЖТФ. 1984. Т. 10. С. 936.

9. Wu M., Kalinikos B.A., and Patton C.E. Generation of dark and bright spin wave envelope soliton trains through self-modulational instability in magnetic films // Phys. Rev. Lett. 2004. Vol. 93.P.157207.

10. Шутый А.М., Семенцов Д.И. Модуляционная неустойчивость магнитостатических волн в двухслойной магнитосвязной структуре // ФТТ. 2005. Т. 47. С. 2176.

11. Tsai C.S., Young D., Nikitov S.A. Microwave and magneto-optic measurements of nonlinear dispersive magnetostatic waves in a yttrium-iron-garnet-gadolinium-gallium-garnet waveguide // J. Appl. Phys. 1998. Vol. 84. P. 1670.

12. Wu M., Kalinikos B.A., Carr L.D., Patton C.E. Observation of spin-wave soliton fractals in magnetic film active feedback rings // Phys. Rev. Lett. 2006. Vol. 96. P. 187202.

13. Демидов В.Е. Индуцированная модуляционная неустойчивость спиновых волн в ферромагнитных пленках // Письма в ЖЭТФ. 1998. Т. 68. С. 828.

14. Boyle J.W., Nikitov S.A., Boardman A.D. et al. Observation of cross-phase induced modulation instability of travelling magnetostatic waves in ferromagnetic films // J. Magn. Magn. Mater. 1997. Vol. 173. P. 241.

15. Короткевич А.О., Никитов С.А. Фазовая кросс-модуляция поверхностных магнитостатических спиновых волн // ЖЭТФ. 1999. Т. 89. С. 1114.

16. Беннер Х., Калиникос Б.А., Ковшиков Н.Г., Костылев М.П. Наблюдение темных солитонов огибающей спиновых волн в ферромагнитных пленках // Письма в ЖЭТФ. 2000. Т. 72. С. 306.

17. Wu M., Kalinikos B.A. Coupled modulational instability of copropagating spin waves in magnetic thin films // Phys. Rev. Lett. 2008. Vol. 101. P. 027206.

18. Wu. M., Patton C.E. Experimental observation of Fermi–Pasta–Ulam recurrence in a nonlinear feedback ring system // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98. P. 047202.

19. Wu M., Kalinikos B.A., Patton C.E. Self-generation of chaotic solitary spinwave pulses in magnetic film active feedback rings // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 95. P. 237202.

20. Бегинин Е.Н., Гришин С.В., Шараевский Ю.П. Генерация стационарной последовательности хаотических солитоноподобных СВЧ-импульсов в кольцевых автоколебательных системах с ферромагнитными пленками // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88. P. 743.

21. Кондрашов А.В., Устинов А.Б., Калиникос Б.А., Benner H. Автогенерация хаотического СВЧ-сигнала в активных кольцах на основе ферромагнитных пленок // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34. С. 81.

22. Wu M., Hagerstrom A.M., Eykholt R. et. al. Excitation of chaotic spinwaves through modulational instability // Phys. Rev. Lett. 2009. Vol. 102. P. 237203.

23. Sykes C.G., Adam J.D., Collins J.H. Magnetostatic wave propagation in a periodic structure // Appl. Phys. Lett. 1976. Vol. 29. P. 388.

24. Carter R.L., Owens J.M., Smith C.V. Ion-implanted magnetostatic wave reflective array filters // J. Appl. Phys. 1982. Vol. 53. P. 2655.

25. Seshadri S.R. A transmission line model for magnetic waves on a thin film // J. Appl. Phys. 1986. Vol. 60. P. 1758.

26. Вороненко А.В., Герус С.В., Харитонов В.Д. Дифракция поверхностных магнитостатических волн на магнитных решетках в режиме Брэгга // Изв. вузов. Физика. 1988. Т. 31, No 11. С. 76.

27. Гуляев Ю.В., Никитов С.А., Животовский Л.В. и др. Ферромагнитные пленки с периодическими структурами с магнонной запрещенной зоной – магнонные кристаллы // Письма в ЖЭТФ. 2003. Т. 77. С. 670.

28. Serga A.A., Chumak A.V., Hillerbrands B. YIG magnonics // J. Phys. D. Appl. Phys. 2010. Vol. 43. P. 264002.

29. Chen N., Slavin A.N., Cottam M.G. Spin-wave envelope solitons in periodically modulated magnetic films // IEEE Trans. Magn. 1992. Vol. 28. P. 3306.

30. Chen N., Slavin A.N., Cottam M.G. Gap solitons in periodic structures: Modulated magnetic thin films // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 47. P. 8667.

31. Uehara M., Yashiro K., Ohkawa S. Magnetostatic surface wave envelope solitons in a periodic structure // Jpn. J. Appl. Phys. 1999. Vol. 38. P. 61.

32. Морозова М.А., Шараевский Ю.П., Шешукова С.Е. Механизмы формирования солитонов огибающей в периодических ферромагнитных структурах // Известия вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2010. Т. 18. С. 113.

33. Бегинин Е.Н., Гришин С.В., Никитов С.А., Шараевский Ю.П., Шешукова С.Е. Генерация хаотических автосолитонов в активном кольцевом резонаторе с одномерной периодической ферромагнитной микроструктурой // Письма в ЖТФ. 2011. Т. 37. С. 50.

34. Устинов А.Б., Григорьева Н.Ю., Калиникос Б.А. Наблюдение солитонов огибающей спиновых волн в периодических магнитных пленочных структурах // Письма в ЖЭТФ. 2008. Т. 88, вып. 1. С. 34.

35. Дроздовский А.В., Черкасский М.А., Устинов А.Б., Ковшиков Н.Г., Калиникос Б.А. Образование солитонов огибающей при распространении спин-волновых пакетов в тонкопленочных магнонных кристаллах // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 91, вып. 1. С. 17.

36. Ustinov A.B., Kalinikos B.A., Demidov V.E., and Demokritov S.O. Formation of gap solitons in ferromagnetic films with a periodic metal grating // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81. 180406(R).

37. Дроздовский А.В., Калиникос Б.А. Наблюдение собственной модуляционной неустойчивости спиновых волн в одномерном магнонном кристалле // Письма в ЖЭТФ. 2012. Т. 95, вып. 7. С. 397.

38. 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.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF):