Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)


Для цитирования:

Одинцов С. А., Садовников А. В. Нелинейные режимы спин-волновой связи в системе неидентичных магнонных структур // Известия вузов. ПНД. 2018. Т. 26, вып. 6. С. 59-67. DOI: 10.18500/0869-6632-2018-26-6–59-67

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 510)
Язык публикации: 
русский
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
537.613; 530.182; 622.4

Нелинейные режимы спин-волновой связи в системе неидентичных магнонных структур

Авторы: 
Одинцов Сергей Александрович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Садовников Александр Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Аннотация: 

Тема. Исследование нелинейных режимов распространения спин-волнового сигнала в латеральных неидентичных структурах с учётом многомодовости спиновых волн. Цель. Рассмотрение влияния межмодовой связи на распределение интенсивности поверхностных магнитостатичнских волн, распространяющихся в латеральных волно- водах различной ширины. Выявление возможности изменения коэффициента связи с помощью варьирования мощности входного сигнала. Методы. Исследование нелинейных режимов распространения спиновых волн осуществлялось путем численного интегрирования системы двух связанных уравнений Гинзбурга–Ландау. Расчет значений коэффициента связи спиновых волн между латеральными волноводами и коэффициента пропорциональности проводился методом конечных элементов. Методом микромагнитного моделирования для получения карт распределения динамической намагниченности спиновых волн решались уравнения Ландау–Лившица–Гильберта. Результаты. Показано, что режим работы нелинейного направленного ответвителя на основе латеральной системы неидентичных микроволноводов определяется геометрическими параметрами структуры, а именно, отношением ширин микроволноводов. Учет неоднородного распределения внутреннего магнитного поля и изменение ширины одного из микроволноводов приводит к изменению пороговой мощности СВЧ сигнала, при которой наблюдаются эффекты изменения длины связи спиновых волн и нелинейного переключения сигнала. Обсуждение. Зависимость длины связи спиновых волн от мощности входного сигнала обеспечивает возможность работы направленного ответвителя информационного сигнала в нелинейном режиме. Благодаря возможности перестройки полосы частот путем изменения величины магнитного поля оказывается возможным создание устройств обработки СВЧ сигнала на принципах магноники, таких как нелинейные демультиплексеры, делители мощности и направленные ответвители СВЧ сигнала.  

Список источников: 
  1. Sadovnikov A.V., Beginin E.N., Sheshukova S.E, Romanenko D.V., Sharaevskii Yu.P., Nikitov S.A. Directional multimode coupler for planar magnonics: Side-coupled magnetic stripes. Appl. Phys. Lett., 2015, vol. 107, 202405.
  2. Sadovnikov A.V., Grachev A.A., Gubanov V.A., Odintsov S.A., Martyshkin A.A., Sheshukova S.E., Sharaevskii Yu.P., Nikitov S.A. Spin-wave intermodal coupling in the interconnection of magnonic units. Appl. Phys. Lett., 2018, vol. 112, 142402.
  3. Sander D., Valenzuela S.O., Makarov D., Marrows C.H., Fullerton E.E., Fisher P., McCord J., Vavassori P., Smangin S., Pirro P., Hillebrands B., Kent A.D., Jungwirth T., Gutfleisch O., Kim C.G., Berger A. The 2017 Magnetism Roadmap. J. Phys. D: Appl. Phys., 2017, vol. 50, 363001.
  4. Stamps R., Breitkreutz S., Akerman J., Chumak A.V., Otani Y., Bauer G., Thiele J.U., Bowen M., Majetich S.A., Klaui M., Prejbeanu I.L., Dieny B., Dempsey N., Hillebrands B. The 2014 Magnetism Roadmap. J. Phys. D: Appl. Phys., 2014, vol. 47, 333001.
  5. Demidov V.E., Urazhdin S., Zholud A., Sadovnikov A.V., Slavin A.N., Demokritov S.O. Spincurrent nano-oscillator based on nonlocal spin injection. Sci. Rep., 2015, vol. 5, 8578.
  6. ITRS, http://www.itrs2.net/itrs-reports.html for «International Technology Roadmap for Semiconductors. 2015 edition» (accessed 1 April 2017).
  7. Demokritov S. O., Hillebrands B., Slavin A. N. Brillouin light scattering studies of confined spin waves: Linear and nonlinear confinement. Phys. Rep., 2001, vol. 348, 441.
  8. Demidov V.E., Urazhdin S., Zholud A., Sadovnikov A.V., Slavin A.N., Demokritov S.O. Spincurrent nano-oscillator based on nonlocal spin injection. Sci. Rep., 2015, vol. 5, 8578.
  9. Demidov V.E., Urazhdin S., Zholud A., SadovnikovA.V., Demokritov S.O. Nanoconstrictionbased spin-Hall nano-oscillator. Appl. Phys. Lett., 2014, vol. 105, 172410.
  10. Demidov V.E., Urazhdin S., de Loubens G., Klein O., Cros V., Anane A., Demokritov S.O. Magnetization oscillations and waves driven by pure spin currents. Phys. Rep., 2017, vol. 673, pp. 1–31.
  11. Collet M., Gladii O., Evelt M., Bessonov V., Soumah L., Bortolotti P., Demokritov S.O., Henry Y., Cros V., Bailleul M., Demidov V.E., Anane A. Spin-wave propagation in ultra-thin YIG based waveguide. Appl. Phys. Lett., 2017, vol. 110, 092408.
  12. Gurevich A.G., Melkov G.A. Magnetization Oscillations and Waves. CRC Press, London, 1996.
  13. Stancil D.D., Prabhakar A. Spin Waves: Theory and Applications. Springer, 2009.
  14. Sodha M. S., Srivastava N.C. Microwave Propagation in Ferromagnetics. Springer US, New York, 1981.
  15. Landau L., Lifshitz E. On the theory of the dispersion of magnetic permeability in ferromagnetic bodies. Phys. Z. Sowjetunion, 1935, vol. 8, p. 153.
  16. Ginzburg V.L., Landau L.D. On the theory of superconductivity. Zh. Eksp. Teor. Fiz., 1950, vol. 20, pp. 1064–1082.
  17. Vansteenkiste A., Leliaert J., Dvornik M., Helsen M., Garcia-Sanchez F., Van Waeyenberge B. The design and verification of mumax3. AIP Advances, 2014, vol. 4, 107133.
  18. O’Keeffe T.W., Patterson R.W. Magnetostatic surface-wave propagation in finite samples. J. Appl. Phys., 1978, vol. 49, 4886.
  19. Bajpai S.N. Excitation of magnetostatic surface waves: Effect of finite sample width. J. Appl. Phys., 1985, vol. 58, 910.
  20. Demidov V. E., Hansen U.-F., Dzyapko O., Koulev N., Demokritov S. O., Slavin A. N. Formation of longitudinal patterns and dimensionality crossover of nonlinear spin waves in ferromagnetic stripes. Phys. Rev. B, 2006, vol. 74, 092407.
  21. Sadovnikov A.V., Odintsov S.A., Beginin E.N., Grachev A.A., Gubanov V.A., Sheshukova S.E., Sharaevskii Yu.P., Nikitov S.A. Nonlinear spin wave effects in the system of lateral magnonic structures. JETP Letters, 2018, vol. 107:1, pp. 25–29.
  22. Damon R.W., Eshbach J.R. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab. J. Phys. Chem. Solids, 1961, vol. 19, p. 308. 
Поступила в редакцию: 
20.08.2018
Принята к публикации: 
04.09.2018
Опубликована: 
31.12.2018
Краткое содержание:
(загрузок: 104)