Статья содержит оригинальные результаты, полученные авторами при теоретическом исследовании влияния протяженности магнитной периодической структуры методом волновых матриц передачи. В качестве объекта исследования была выбрана структура, представлявшая собой монокристаллический волновод из пленки железо-иттриевого граната, содержащий неоднородности в виде периодической системы канавок. Показано, что частотная зависимость коэффициента передачи спиновых волн (амплитудно-частотная характеристика) магнонного кристалла конечной длины характеризуется чередованием полос пропускания с малыми и большими потерями. На дисперсионной характеристике полосы заграждения конечного магнонного кристалла проявляются как участки “перегиба”, имеющие свою зависимость частоты от волнового числа, отличную от дисперсионной зависимости свободной пленки ЖИГ. Исследование показало, что на длине пути, равном конечному числу периодов магнонного кристалла, вблизи частот брэгговских резонансов спиновые волны распространяются, испытывая более сильное затухание, чем в других областях спектра. Крутизна дисперсионной характеристики в полосах заграждения зависит от протяженности магнонного кристалла.
The article contains the original results of the theoretical study of the effect of the magnetic periodic structure length obtained by the authors using the wave transmission matrix method. As a object of investigation was chosen a single-crystal film waveguide of yttrium iron garnet containing inhomogeneities in the form of periodic grooves. It is shown that the frequency dependence of the transmission of spin waves (frequency response) of the finite length magnon crystal is characterized by alternating bandwidths with small and large losses. The stop bands on dispersion characteristics of the final magnon crystal appear as areas of the "knee" with its dependence on the frequency of the wave number, different from the dispersion relation of the free YIG film. The study showed at the length of the path is equal a finite number of periods of the magnon crystal, near the Bragg resonance frequency, spin waves experiencing a greater attenuation than in other regions of the spectrum. The slope of the dispersion characteristics at stop band depends on the length of the magnon crystal.
1. Бегинин Е. Н. Электродинамические характеристики периодических и фрактальных волноведущих микроструктур на основе ферритовых пленок / Е. Н. Бегинин, С. В. Гришин, Ю. П. Шараевский и др. // Гетеромагнитная электроника. – 2011. – Вып. 9. – С.16-28.
2. Вороненко А. В. Дифракция поверхностных магнитостатических волн на магнитных решетках в режиме Брэгга / А. В. Вороненко, С. В. Герус, В. Д. Харитонов // Известия вузов. Физика. – 1988. – Т. 31. – Вып. 11. – С. 76 – 85.
3. Григорьева Н. Ю. Дисперсионные характеристики спиновых волн в планарных периодических структурах на основе ферромагнитных пленок / Н. Ю. Григорьева, Б. А. Калиникос // ЖТФ. – 2009. – Т. 79, Вып. 8. – С. 110-117.
4. Локк Э. Г. Дисперсия магнитостатических волн в композитной структуре феррит – решетка металлических полосок / Радиотехника и электроника. – 2003. – Т. 48, № 12. – С. 1484–1494.
5. Устинов А. Б. Наблюдение солитонов огибающей спиновых волн в периодических магнитных пленочных структурах / А. Б. Устинов, Н. Ю. Григорьева, Б. А. Калиникос // Письма в ЖЭТФ. – 2008. – Т. 88. – В. 1. – С. 34-39.
6. Ярив А. Оптические волны в кристаллах / А. Ярив, П. Юх. – М.: МИР, 1987. – 616 c.
7. Chumak A. V. Design and optimization of one-dimensional ferrite-film based magnonic crystals / A. V. Chumak, A. A. Serga, S. Wolff, // J. Appl. Phys. – 2009. – Vol. 105, Issue 8. – P. 083906.
8. Elachi C. Waves in active and passive periodic structures: a review / Proceedings of the IEEE, – 1976. – Vol. 64, № 12. – P. 1666-1698.
9. Sykes C. G. Magnetostatic wave propagation in a periodic structure / C.G. Sykes, J.D. Adam, J.Н. Collins // Appl. Phys. Lett. – 1976. – Vol. 29, №6. – P. 388-391.
10. Ustinov A. B. Observation of the chaotic spin-wave soliton trains in magnetic films / A. B. Ustinov, V. E. Demidov, A. V. Kondrashov, B. A. Kalinikos, S. O. Demokritov // Phys. Rev. Lett., – 2011. – V. 106. – I. 1. – P. 017201.