物理学家优化纳米波导以克服强磁电路中的信号损失

抽象。

莫斯科物理技术学院，科捷尔尼科夫无线电工程与电子学院和N.G.切尔尼雪夫斯基萨拉托夫州立大学已经证明，强磁逻辑电路中的耦合元件至关重要，以至于波导选择不当会导致信号丢失。物理学家开发了一种参数模型，用于预测避免信号丢失的波导配置，构建了原型波导，并在实验中测试了该模型。他们的论文发表在《应用物理杂志》上。

电磁逻辑研究的基本目标是创建与现有电子设备兼容的替代电路元件。这意味着要开发全新的元件，包括可以将低功耗的更快信号处理器集成到当今的电子产品中。

在设计新设备时，各种组件相互集成在一起。然而，为此，强磁电路依赖于磁波导而不是导线。以前，研究人员推测波导可能会对从一个组件传输到另一组件的信号强度产生不利影响。

研究合著者亚历山大·萨达夫尼科夫（Alexander Sadovnikov）和布里渊光谱的实验装置。

俄罗斯物理学家最近的研究表明，波导的作用比预期的要大。实际上，事实证明，波导几何形状选择不当会导致信号完全丢失。其原因是自旋波干扰。波导是极其微型的组件，尺寸为百分之一微米，在这种规模上，需要考虑信号的横向量化。

研究人员致力于优化问题：如何设计用于磁路的波导以确保最大效率？该团队开发了一种理论和数学模型来描述纳米波导中的波传播。为此，MIPT的Terahertz Spintronics Lab的高级研究员Dmitry Kalyabin修改了该团队先前为声学系统开发的结果，以旋转波。

然后，他在萨拉托夫（Saratov）的同事创造了一种原型设备，并使用布里渊光谱法验证了Kalyabin的计算结果。该技术涉及在样品暴露于激光后对样品中的磁化分布进行“快照”。然后可以将以此方式观察到的分布与理论预测进行比较。

“我们最初的目标是建立一个模型，该模型能够在实际制造波导之前计算其吞吐量特性。我们的期望是，优化波导的形状将使信号传输效率最大化。但是我们的研究表明，干扰的影响比预期的要大，有时参数不够理想，有时甚至会导致信号完全丢失。”太赫兹自旋电子学实验室负责人，俄罗斯科学院相应成员谢尔盖·尼基托夫（Sergey Nikitov）说。

尽管本文的作者使用了一个锥形的窄铁磁波导示例来说明其模型如何工作，但它适用于当前使用的整个波导类型范围。

参考：D. V. Kalyabin，A。V. Sadovnikov，E。N. Beginin和S. A. Nikitov的“表面自旋波在锥形磁条中的传播”，2019年11月4日，应用物理学杂志。DOI：
10.1063/1.5099358