薄型垂直磁化铁磁薄膜中第二谐波 propagating 自旋波的高效生成

自旋波因其高达千赫至太赫兹的频率、纳米级波长以及忽略的焦耳热，成为吸引人的信息载体。然而，有效激励短波长、高频自旋波以及利用非线性效应仍然具有挑战性。我们提出一种由小型平面磁化环（称为 magnonic nanocavity）与垂直磁化区域组成的混合铁磁纳米结构。微磁动力学仿真显示，均匀的垂直微波场激励环的基模，其第二谐波随后被一致且高效地引入结构的第二个区域，产生 propagating 自旋波。该过程可在条形或圆盘几何结构中实现，分别提供平面波或径向自旋波的激励。转换效率随泵幅度呈非线性增长，当 nanocavity 中更高阶驻波频率匹配第二谐波频率时，可进一步提高效率。发射频率可通过偏置磁场或 nanocavity 的宽度进行调谐，表明这是一条通往基于人工神经网络的紧凑型、短波长、高频自旋波源的途径。