Propagation of spin waves in a lattice of laterally and vertically coupled YIG microwaveguides by changing the magnetization angle in linear and nonlinear modes
- Authors: Khutieva A.B.1, Grachev A.A.1, Beginin E.N.1, Sadovnikov A.V.1
-
Affiliations:
- Saratov State University
- Issue: Vol 32, No 1 (2024)
- Pages: 57-71
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0869-6632/article/view/252043
- DOI: https://doi.org/10.18500/0869-6632-003084
- EDN: https://elibrary.ru/TPROZK
- ID: 252043
Cite item
Full Text
Abstract
About the authors
A. B. Khutieva
Saratov State University
ORCID iD: 0000-0003-4234-420X
SPIN-code: 5141-6049
Scopus Author ID: 57224630138
ResearcherId: AAD-1620-2022
ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia
Andrey Andreevich Grachev
Saratov State University
Scopus Author ID: 57192877842
ResearcherId: T-5733-2017
ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia
Evgeny N. Beginin
Saratov State University
ORCID iD: 0000-0001-7138-8282
Scopus Author ID: 24722705200
ResearcherId: D-5766-2013
ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia
Aleksandr Vladimirovich Sadovnikov
Saratov State University
ORCID iD: 0000-0002-8847-2621
Scopus Author ID: 36683238600
ResearcherId: F-6183-2012
ul. Astrakhanskaya, 83, Saratov, 410012, Russia
References
- Chumak A. V., Kabos P., Wu M., Abert C., Adelmann C., Adeyeye A. O., Akerman J., Aliev F. G., Anane A., Awad A., Back C. H., Barman A., Bauer G. E. W., Becherer M., Beginin E. N., Bittencourt V. A. S. V., Blanter Y. M., Bortolotti P., Boventer I., Bozhko D. A., Bunyaev S. A., Carmiggelt J. J., Cheenikundil R. R., Ciubotaru F., Cotofana S., Csaba G., Dobrovolskiy O. V., Dubs C., Elyasi M., Fripp K. G., Fulara H., Golovchanskiy I. A., Gonzalez-Ballestero C., Graczyk P., Grundler D., Gruszecki P., Gubbiotti G., Guslienko K., Haldar A., Hamdioui S., Hertel R., Hillebrands B., Hioki T., Houshang A., Hu C.-M., Huebl H., Huth M., Iacocca E., Jungfleisch M. B., Kakazei G. N., Khitun A., Khymyn R., Kikkawa T., Klaui M., Klein O., K ¨ los J. W., Knauer S., Koraltan S., Kostylev M., Krawczyk M., Krivorotov I. N., Kruglyak V. V., Lachance Quirion D., Ladak S., Lebrun R., Li Y., Lindner M., Macedo R., Mayr S., Melkov G. A., Mieszczak S., ˆ Nakamura Y., Nembach H. T., Nikitin A. A., Nikitov S. A., Novosad V., Otalora J. A., Otani Y., ´ Papp A., Pigeau B., Pirro P., Porod W., Porrati F., Qin H., Rana B., Reimann T., Riente F., Romero-Isart O., Ross A., Sadovnikov A. V., Safin A. R., Saitoh E., Schmidt G., Schultheiss H., Schultheiss K., Serga A. A., Sharma S., Shaw J. M., Suess D., Surzhenko O., Szulc K., Taniguchi T., Urbanek M., Usami K., Ustinov A. B., van der Sar T., van Dijken S., Vasyuchka V. I., Verba R., Viola Kusminskiy S., Wang Q., Weides M., Weiler M., Wintz S., Wolski S. P., Zhang X. Advances in magnetics roadmap on spin-wave computing // IEEE Transactions on Magnetics. 2022. Vol. 58, no. 6. P. 0800172. doi: 10.1109/TMAG.2022.3149664.
- Prabhakar A., Stancil D. D. Spin Waves: Theory and Applications. New York: Springer, 2009. 348 p. doi: 10.1007/978-0-387-77865-5.
- Wang Q., Kewenig M., Schneider M., Verba R., Kohl F., Heinz B., Geilen M., Mohseni M., Lagel B., Ciubotaru F., Adelmann C., Dubs C., Cotofana S. D., Dobrovolskiy O. V., Bracher T., Pirro P., Chumak A. V. A magnonic directional coupler for integrated magnonic half-adders // Nature Electronics. 2020. Vol. 3, no. 12. P. 765–774. doi: 10.1038/s41928-020-00485-6.
- Vogt K., Schultheiss H., Jain S., Pearson J. E., Hoffmann A., Bader S. D., Hillebrands B. Spin waves turning a corner // Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 101, no. 4. P. 042410. doi: 10.1063/1.4738887.
- Balynsky M., Gutierrez D., Chiang H., Kozhevnikov A., Dudko G., Filimonov Y., Balandin A. A., Khitun A. A magnetometer based on a spin wave interferometer // Scientific Reports. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 11539. doi: 10.1038/s41598-017-11881-y.
- Raskhodchikov D., Bensmann J., Nikolaev K. O., Lomonte E., Jin L., Steeger P., Preuß J. A., Schmidt R., Schneider R., Kern J., de Vasconcellos S. M., Bratschitsch R., Demokritov S. O., Pernice W. H. P., Demidov V. E. Propagation of spin waves in intersecting yttrium iron garnet nanowaveguides // Phys. Rev. Applied. 2022. Vol. 18, no. 5. P. 054081. DOI: 10.1103/ PhysRevApplied.18.054081.
- Sadovnikov A. V., Beginin E. N., Sheshukova S. E., Sharaevskii Y. P., Stognij A. I., Novitski N. N., Sakharov V. K., Khivintsev Y. V., Nikitov S. A. Route toward semiconductor magnonics: Lightinduced spin-wave nonreciprocity in a YIG/GaAs structure // Phys. Rev. B. 2019. Vol. 99, no. 5. P. 054424. doi: 10.1103/PhysRevB.99.054424.
- Martyshkin A. A., Davies C. S., Sadovnikov A. V. Magnonic interconnections: Spin-wave propagation across two-dimensional and three-dimensional junctions between yttrium iron garnet magnonic stripes // Phys. Rev. Applied. 2022. Vol. 18, no. 6. P. 064093. doi: 10.1103/PhysRevApplied. 18.064093.
- Sadovnikov A. V., Beginin E. N., Sheshukova S. E., Romanenko D. V., Sharaevskii Y. P., Nikitov S. A. Directional multimode coupler for planar magnonics: Side-coupled magnetic stripes // Appl. Phys. Lett. 2015. Vol. 107, no. 20. P. 202405. doi: 10.1063/1.4936207.
- Sasaki H., Mikoshiba N. Directional coupling of magnetostatic surface waves in a layered structure of YIG films // J. Appl. Phys. 1981. Vol. 52, no. 5. P. 3546–3552. doi: 10.1063/1.329134.
- Morozova M. A., Sharaevskaya A. Y., Sadovnikov A. V., Grishin S. V., Romanenko D. V., Beginin E. N., Sharaevskii Y. P., Nikitov S. A. Band gap formation and control in coupled periodic ferromagnetic structures // J. Appl. Phys. 2016. Vol. 120, no. 22. P. 223901. doi: 10.1063/1.4971410.
- Дудко Г. М., Филимонов Ю. А. Самофокусировка ограниченных пучков обратных объемных магнитостатических волн в ферромагнитных плёнках: численный эксперимент // Известия вузов. ПНД. 1997. Т. 5, № 6. С. 29–40.
- 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, no. 10. P. 107133. doi: 10.1063/1.4899186.
- Ustinov A. B., Drozdovskii A. V., Kalinikos B. A. Multifunctional nonlinear magnonic devices for microwave signal processing // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 96, no. 14. P. 142513. DOI: 10.1063/ 1.3386540.
- Ganguly A. K., Vittoria C. Magnetostatic wave propagation in double layers of magnetically anisotropic slabs // J. Appl. Phys. 1974. Vol. 45, no. 10. P. 4665–4667. doi: 10.1063/1.1663113.
- Puszkarski H. Theory of interface magnons in magnetic multilayer films // Surface Science Reports. 1994. Vol. 20, no. 2. P. 45–110. doi: 10.1016/0167-5729(94)90011-6.
- Gubbiotti G., Sadovnikov A., Beginin E., Nikitov S., Wan D., Gupta A., Kundu S., Talmelli G., Carpenter R., Asselberghs I., Radu I. P., Adelmann C., Ciubotaru F. Magnonic band structure in vertical meander-shaped Co40Fe40B20 thin films // Phys. Rev. Applied. 2021. Vol. 15, no. 1. P. 014061. doi: 10.1103/PhysRevApplied.15.014061.
- Sadovnikov A. V., Odintsov S. A., Beginin E. N., Sheshukova S. E., Sharaevskii Y. P., Nikitov S. A. Toward nonlinear magnonics: Intensity-dependent spin-wave switching in insulating side-coupled magnetic stripes // Phys. Rev. B. 2017. Vol. 96, no. 14. P. 144428. doi: 10.1103/PhysRevB.96. 144428.
- Sadovnikov A. V., Odintsov S. A., Sheshukova S. E., Sharaevskii Y. P., Nikitov S. A. Nonlinear lateral spin-wave transport in planar magnonic networks // IEEE Magnetics Letters. 2018. Vol. 9. P. 3707105. doi: 10.1109/LMAG.2018.2874349.
- Вашковский А. В., Стальмахов А. В. Дисперсия магнитостатических волн в двухслойных структурах феррит–феррит // Радиотехника и электроника. 1984. Т. 29, № 5. С. 901–907.
- Grachev A. A., Sheshukova S. E., Kostylev M. P., Nikitov S. A., Sadovnikov A. V. Reconfigurable dipolar spin-wave coupling in a bilateral yttrium iron garnet structure // Phys. Rev. Applied. 2023. Vol. 19, no. 5. P. 054089. doi: 10.1103/PhysRevApplied.19.054089.
- Odincov S. A., Grachev A. A., Nikitov S. A., Sadovnikov A. V. Intensity and magnetization angle reconfigurable lateral spin-wave coupling and transport // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2020. Vol. 500. P. 166344. doi: 10.1016/j.jmmm.2019.166344.
- Gurevich A. G., Melkov G. A. Magnetization Oscillations and Waves. London: CRC Press, 1996. 456 p.
- Lederer F., Stegeman G. I., Christodoulides D. N., Assanto G., Segev M., Silberberg Y. Discrete solitons in optics // Phys. Rep. 2008. Vol. 463, no. 1–3. P. 1–126. doi: 10.1016/j.physrep.2008. 04.004.
- Кившарь Ю. С., Агравал Г. П. Оптические солитоны. От волоконных световодов до фотонных кристаллов. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005. 648 с.
- Садовников А. В., Грачев А. А., Бегинин Е. Н., Одинцов С. А., Шешукова С. Е., Шараевский Ю. П., Сердобинцев А. А., Митин Д. М., Никитов С. А. Связанные спиновые волны в индуцированных упругими деформациями магнитных волноводах в структуре ЖИГ-пьезоэлектрик // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2017. Т. 106, № 7. С. 445–450. doi: 10.7868/S0370274X17190092.
- Sasaki H., Mikoshiba N. Directional coupling of magnetostatic surface waves in layered magnetic thin films // Electronics Letters. 1979. Vol. 15, no. 6. P. 172–174. doi: 10.1049/el:19790121.
- Зависляк И. В., Тычинский А. В. Физические основы функциональной микроэлектроники. Киев: УМК ВО, 1989. 105 с.
- Damon R. W., Eshbach J. R. Magnetostatic modes of a ferromagnet slab // Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1961. Vol. 19, no. 3–4. P. 308–320. doi: 10.1016/0022-3697(61)90041-5.
- Gubbiotti G. Three-Dimensional Magnonics: Layered, Micro- and Nanostructures. New York: Jenny Stanford Publishing, 2019. 416 p. doi: 10.1201/9780429299155.