Induced nonlinear phase shift of spin waves for magnonic logic circuits

Abstract

An induced nonlinear phase shift of spin waves excited in an yttrium iron garnet film waveguide has been studied. Experiments were performed with two microwave magnonic signals, being operating and pumping waves, co-propagated at different frequencies. The results show that a nonlinear phase shift up to 180° for the low-power operating wave is induced when increasing the pump-wave power. A theory describing the induced nonlinear phase shift is developed taking into account four-wave parametric coupling and nonlinear damping of two waves. The observed phenomenon paves the way to elaborate different types of nonlinear magnonic logic circuits.

Interference patterns of propagating spin wave in spin-Hall oscillator arrays

“…[12][13][14][15][16] Most of the developed spin-wave Boolean logic gates operate by utilizing the spin-wave phase. [17][18][19][20][21][22] An alternative approach involves encoding data into spin-wave amplitude, 23,24 utilizing constructive and destructive interference patterns. In this scheme, logic "1" or "0" corresponds to maximum and minimum amplitudes, respectively.…”

Наведенный Нелинейный Сдвиг Частоты Активного Кольцевого Резонатора На Магнонном Кристалле

“…Для перестройки частоты АКР от генератора 8 через сумматор 4 на магнонный кристалл подавался СВЧ-сигнал накачки на некоторой фикси-рованный частоте. Этот сигнал вызывал наведенный нелинейный сдвиг фазы [20] малосигнальной спиновой волны, циркулирующей в АКР. Данный сдвиг фазы приводил к сдвигу резонансных частот АКР.…”

“…Данный сдвиг фазы приводил к сдвигу резонансных частот АКР. Нелинейным механизмом, отвечающим за нелинейный эффект, является четырехволновое параметрическое взаимодействие спиновых волн, как и в работе [20].…”

“…Для объяснения экспериментально полученных зависимостей была разработана модель, описывающая наведенный нелинейный сдвиг резонансных частот АКР. Исходя из простых физических соображений ясно, что сдвиг резонансных частот обусловлен наведенным нелинейным сдвигом фазы ϕ INL спиновой волны, бегущей в пленке ЖИГ [20]. Поэтому коэффициент передачи АКР по мощности в отличие от линейной модели [19] имеет следующий вид: Из проведенного исследования следует, что спектром резонансных частот АКР можно управлять с помощью сигнала накачки.…”