用于低损耗自旋波操纵的纳米磁振子Fabry-Pérot谐振器

       法布里-珀罗谐振器（或干涉仪）是由两个平行反射面构成的光学腔。当入射波与腔内的循环波发生强干涉时，光波通过谐振器会因相消干涉产生影响其传输。与电磁波相比，磁系统中自旋波或磁振子（自旋波的量子）的波长在GHz频率下要小几个数量级，有利于微波器件的小型化。与光学法布里-珀罗谐振器类似的磁振子，特别是在纳米尺度上工作时，将为操纵自旋波传输提供有效方案。在磁腔中利用自旋波干涉在概念上不同于周期性磁结构（磁晶体）上的布拉格散射。当波长（λ）与2a/n（晶体周期a，整数n）匹配时，磁晶体中传播自旋波的散射打开了禁带。当单个散射单元的散射效率较低时，只能对大量散射单元形成稳定的带隙。由于最小晶体周期至少是传播自旋波波长的一半（n = 1），磁晶体的尺寸通常比自旋波波长大得多。此外，磁晶体中的散射不仅抑制了带隙内自旋波的传输，而且限制了在通带频率下的传输信号。

        近日，芬兰阿尔托大学理学院应用物理系的Sebastiaan van Dijken教授和德国马丁·路德大学哈雷·维滕伯格物理研究所的Georg Woltersdorf教授等人。通过实验证明了混合YIG（钇铁石榴石铁氧体）材料结构中的可重构自旋波输运，该结构可充当Fabry-Pérot纳米谐振器。磁共振腔是由连续YIG薄膜中自旋波色散关系的局域频率下移形成的，这种下移是由铁磁性金属纳米线的动态偶极耦合引起的。在双层区域内，自旋波波长的急剧缩小使得可以在仅是其波长的一小部分的长度尺度上对传播的自旋波进行可编程控制。根据条纹宽度的不同，这种器件结构提供了完全的非互易性、可调谐的自旋波滤波以及在允许频率下几乎为零的传输损耗。他们的结果为实现具有可控输运特性的低损耗YIG基磁器件提供了一条实用的途径。相关研究发表在《Nature Communications》上。（钟雨豪）

      文章链接：Qin, H., Holländer, R.B., Flajšman, L. et al. Nanoscale magnonic Fabry-Pérot resonator for low-loss spin-wave manipulation. Nat Commun 12, 2293 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-22520-6