Магнонный кристалл

Целью данной работы является составление обзора нового и плодотворного научного направления в магнонике, которое выросло из работ доктора физико-математических наук, профессора Юрия Павловича Шараевского и связано с исследованиями резонансных и нелинейных явлений при распространении магнитостатических волн в ферромагнитных плёнках, ферромагнитных плёнках с периодическими неоднородностями (магнонных кристаллах), связанных (слоистых и латеральных) ферромагнитных структурах, а также ферромагнитных структурах со слоями другой физической природы (полупроводниковыми, сегнетоэ

Цель работы состоит в обобщении результатов численных исследований для связанных магнонных меандровых структур в случае распространения в таких структурах разных типов магнитостатических волн. Методы. Для решения поставленных задач использовалось два известных метода – конечных элементов и конечных разностей для связанных ферромагнитных структур. Для численного решения методом конечных элементов в магнитостатическом приближении использовались уравнения магнитостатики, полученные из уравнений Максвелла.

В работе приводятся результаты построения модели на основе метода связанных волн для описания особенностей прохождения магнитостатических волн через структуру на основе одномерного магнонного кристалла при его различных геометрических параметрах и при конечных значениях входной мощности.

В работе предложен метод расчета характеристик поверхностных магнитостатических волн, распространяющихся в одномерных магнитных кристаллах, образованных периодической модуляцией формы поверхности ферритовой пленки. Рассчитаны зонная структура и распределение полей в периодической системе с прямоугольной формой модуляции поверхности пленки. Показано, что скорость распространения энергии для собственной волны в исследуемой анизотропной периодической системе совпадает с групповой скоростью, рассчитанной по дисперсионной характеристике.

Рассматриваются связанные периодические структуры в виде двух связанных магнонных кристаллов и связанные магнонный кристалл – пленка, разделенные диэлектрическим слоем. Получены дисперсионные уравнения для магнитостатических волн, распространяющихся в таких структурах, и выявлены основные особенности формирования запрещённых зон по сравнению с периодической структурой в виде одного магнонного кристалла. Показано, что связь позволяет эффективно управлять характеристиками запрещённых зон в спектре магнитостатических волн, в частности, их шириной и положением в спектре.

В работе приведены результаты исследования особенностей формирования солитонов огибающей в одномерной периодической ферромагнитной структуре при возбуждении магнитостатических волн. На основе модели в виде связанных нелинейных уравнений Шредингера рассчитаны области параметров, при которых возможно формирование солитонов, подобных брэгговским, с различными свойствами. Рассмотрены механизмы формирования солитонов, локализованных на ограниченной длине структуры, при различных способах возбуждения.