全介电磁性多层膜中强微波光子-磁子耦合的严格数值研究
介观与纳米尺度物理
2015-06-11 v1 光学
摘要
我们在理论上证明了，在由磁绝缘的钇铁石榴石（YIG）层夹在两个具有高介电常数且与YIG匹配的非磁性层之间构成的多层结构中，面内微波磁场强度存在强烈的局域增强。该增强预测发生于这样的激励状态：微波磁场由带状线宽带铁磁共振（BFMR）装置的换能器在多层膜内部感应产生。通过严格数值求解朗道-利夫希茨-吉尔伯特方程并与麦克斯韦方程组自洽，我们研究了多层膜中的磁化动力学。我们揭示了强光子-磁子耦合，其表现为YIG层支持的铁磁共振（FMR）磁子模式与整个多层结构支持的电磁共振模式之间的反交叉。磁子模式的频率取决于外静磁场，在我们的情形中，静磁场切向施加于多层膜，方向垂直于BFMR装置带状线感应出的微波磁场。电磁模式的频率与静磁场无关。因此，所预测的光子-磁子耦合对施加的磁场敏感，从而可用于基于YIG层可实现的同时负介电常数和负磁导率的磁可调超材料。我们还提出，所预测的光子-磁子耦合可能在微波量子信息系统中找到应用。
引用
@article{arxiv.1503.07282,
title = {Rigorous numerical study of strong microwave photon-magnon coupling in all-dielectric magnetic multilayers},
author = {Ivan S. Maksymov and Jessica Hutomo and Donghee Nam and Mikhail Kostylev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1503.07282},
year = {2015}
}