Влияние размера дефекта периодической решётки магнонного кристалла на формирование дефектных мод в запрещённых зонах в спектре поверхностных магнитостатических волн

ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ДЕФЕКТА ПЕРИОДИЧЕСКОЙ РЕШЁТКИ

МАГНОННОГО КРИСТАЛЛА НА ФОРМИРОВАНИЕ

ДЕФЕКТНЫХ МОД В ЗАПРЕЩЁННЫХ ЗОНАХ В СПЕКТРЕ

ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН

1, 1, 1, 2,3

1Саратовский филиал ИРЭ им. РАН

2ИРЭ им. РАН, Москва

3Саратовский государственный университет им.

E-mail: [e-mail]

Интерес к исследованиям магнонных кристаллов с дефектами обусловлен возможностью возбуждения в запрещённых зонах дефектных мод (ДМ), которые могут использоваться для усиления нелинейных эффектов, в СВЧ генераторах, для фильтрации сигналов [1].

В работе экспериментально исследуется распространение поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ) в одномерных магнонных кристаллах (МК) с дефектами на основе пленок ЖИГ с вытравленной на поверхности периодической решёткой канавок глубиной 1.8 μm, шириной Lg80 μm и периодом решетки Λ ≈ 150 μm. В центральной области решетки каждого из образцов МК был внедрен дефект либо в виде дефектной канавки шириной , (=2,3,4), либо в виде дефектной микрополоски , , (=2,3,4,7,8) и один образец МК с шириной дефектной микрополоски , который можно рассматривать как скачок фазы решетки на [2] или как возмущение, вносимое в центр дефектной канавки шириной .

В спектрах коэффициентов отражения S11 и прохождения S21 сигнала ПМСВ независимо от расположения дефекта между антеннами наблюдались запрещённые зоны B1 и B2, связанные с брэгговским резонансом , где– длина волны ПМСВ, [3].

Поведение характеристик S21 и S11 зависело от соотношения ширины дефекта и периода кристалла . В случае, когда выполнялось соотношение где N – целое, то в полосах поглощения B1,2 спектра передачи S21 наблюдались узкие полосы прохождения сигнала ПМСВ, одновременно со снижением уровня отраженного сигнала S11, типа показанных на рисунке, а, что указывает на формирование в запрещенной зоне дефектной моды. Такая ситуация отвечает условию возбуждения брэгговского резонатора [4] длиной , когда на его длине укладывается целое число полуволн . При возбуждаются моды резонатора с номерами , для которых волновые числа . В случае, когда ширина дефекта превышала период МК , зависимости S21 и S11 имели вид аналогичный случаю решётки без дефекта (рисунок, б).

Спектры коэффициентов отражения – S11 и передачи – S21 (a)–, (б)–, (в)–. На вставках показано распределение намагниченности для брэгговского резонатора длиной в случае возбуждения дефектных мод в первой и второй запрещенных зонах

В случае «узкой» дефектной микрополоской (рисунок в) ДМ формируются в полосах B1 и B2. Эффективность возбуждения ДМ для полосы поглощения B2 оказывается выше за счёт симметричного положения микрополоски и более сильного влияния на формирование ДМ с пучностью намагниченности по середине канавки и слабого влияния на распределение стоячей волны в ДМ, имеющих узел в центре.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (проекты № -a, № -офим, № -офим, № -а); ФЦП «Научные и научно–педагогические кадры инновационной России» (проекты № П556, № 14.740.11.0077); РАН (Программа «Основы нанотехнологий и наноматериалов»); Правительства РФ для государственной поддержки научных исследований, проводимых под руководством ведущих ученых в российских вузах (проект № 11.G34.31.0030); Программы исследований в рамках Европейского Союза (проект № 000 (NoWaPhen)).

Библиографический список

1.  Maeda A., Susaki M. // IEEE Trans. MAG-P. 3096.

2.  , , и др. // Письма в ЖТФ. 1999. Т. 25, вып. 11. С.19.

3.  Sykes C. G, Adam J. D., Collins J. H. // Appl. Phys. Lett. 1976. Vol. 29, № 6. P. 388.

4.  , , // ФТТ. 1980. Т. 22. С. 2831.