物理学家优化纳米波导,以克服在马格纳尼电路中的信号损耗

时间:2020-01-24 19:14 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

物理学家优化纳米波导,以克服在马格纳尼电路中的信号损耗

来自莫斯科物理与技术研究所、Kotelnikov无线电工程与电子研究所和N.G. Chernyshevsky Saratov国立大学的研究人员已经证明,在大型逻辑电路中耦合元件是如此重要,以至于一个错误选择的波导可能会导致信号丢失。物理学家开发了一个参数模型来预测波导结构,以避免信号损耗,建立了一个原型波导,并在实验中测试了该模型。他们的论文发表在《应用物理学杂志》上。

magnonic logic研究的根本目标是创造与现有电子元件兼容的替代电路元件。这意味着开发全新的元件,包括更快的信号处理器和更低的功耗,可以整合到当今的电子产品中。

在设计新设备时,各种元件互相集成。然而,玛格侬电路依赖于磁性波导而不是导线。研究人员先前推测,在从一个元件到另一个元件的传输过程中,波导可能会对信号强度产生不利影响。

物理学家优化纳米波导,以克服在马格纳尼电路中的信号损耗

俄罗斯物理学家最近的研究表明,波导的影响比预期的要大。事实上,一个错误的波导几何结构会导致完全的信号丢失。其原因是自旋波的干涉。波导是非常小的元件,测量的是百分之一微米,在这个尺度上,需要考虑信号的横向量子化。

研究人员研究了一个优化问题:如何设计一个用于大型电路的波导以确保最高效率?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的太赫兹自旋电子学实验室的高级研究员Dmitry Kalyabin,采用了该团队先前为声学系统开发的结果来研究自旋波。

他在萨拉托夫的同事们随后制造了一个原型设备,并使用一种被称为布里渊光谱学的方法验证了Kalyabin’的计算结果。这项技术包括创建一个“快照”样品在激光照射下的磁化强度分布。这样观察到的分布可以与理论预测相比较。

“我们最初的目标是建立一个模型,能够在实际制作之前计算波导的吞吐量特性。我们的期望是优化波导的形状将使信号传输效率最大化。但我们的研究显示,干扰的影响比预期的要大,一些次优参数有时会导致信号完全丢失。”太赫兹自旋电子学实验室的负责人、俄罗斯科学院的通讯成员谢尔盖·尼基托夫(Sergey Nikitov)说。

虽然论文的作者使用了渐细窄铁磁波导的例子来说明他们的模型是如何工作的,但它适用于目前使用的所有波导类型。

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

DOI: 10.1063/1.5099358

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