Обработка информационных сигналов на основе управляемого спин-волнового транспорта в многоуровневых реконфигурируемых магнонных сетях на принципах нелинейной магнонной стрейнтроники и спин-фотоники

В рамках первого года выполнения проекта проведены исследование методов параллельной обработки информационных сигналов на основе управления спин-волновым транспортом в реконфигурируемых структурах, на основе которых возможно формирование управляемых магнонных сетей: построены теоретические модели, разработаны программы для численных расчетов динамики распространения спин-волнового сигнала в реконфигурируемых градиентных магнонных структурах с нарушением трансляционной симметрии при управлении лазерным излучением и в массивах микроразмерных магнонных волноведущих структур. Были рассмотрены особенности спин-волнового распространения в магнонных волноведущих структурах, на основе ЖИГ микроволноводов, при создании градиентов намагниченности насыщения путём воздействия лазерным нагревом на поверхность ЖИГ микроволноводов. Были проведены оценки эффективности создания спин-волновых каналов на поверхности регулярной плёнки ЖИГ и проведены оценки перекачки спиновых волн в сформированных каналах. Показано, что увеличение провалов мощности на спектрах прохождения при создании волноводных каналов при создании градиента намагниченности насыщения в центре микроволновода. Продемонстрирована перекачка мощности спиновых волн между волноводными каналами. С помощью микромагнитного моделирования были рассмотрены особенности распространения спиновых волн в регулярном ЖИГ микроволноводе при создании массива градиентов намагниченности насыщения на поверхности ЖИГ микроволновода. Показано, что при создании массива градиентов намагниченности насыщения на поверхности ЖИГ микроволновода оказывается возможным получить режим дискретной дифракции спиновых волн. В ходе исследования были предложены и изучены методы контроля пространственной структуры спин-волнового пучка и его разделения между каналами с ортогональным волноводом. Было установлено, что направление распространения спиновых волн в массиве можно изменять путем изменения частоты, подаваемой на центральные каналы одного из слоев. Также были проведены подробные исследования режимов концентрации мощности сигнала, кодированного в виде амплитуды и фазы спиновых волн, на концах центральных каналов с возможностью их отдельного включения, а также управления сигналом на концах микроволноводов верхнего слоя массива. Благодаря большому количеству портов и двум слоям, позволяющим обрабатывать полученную информацию, открываются перспективы использования данного массива микроволноводов как управляемого логического устройства или многоканального делителя мощности. Были рассмотрены особенности спин-волнового распространения в кластере спин-волновых интерферометров Маха-Цендера выполненных на основе ферритовых ЖИГ-микроволноводов. Продемонстрированы методы управления спин-волновым сигналом путем изменения внутреннего магнитного поля локальным лазерным нагревом. С помощью микромагнитного моделирования были рассмотрены особенности распространения спиновых волн при синфазном возбуждении сигнала в обоих интерферометрах. Была составлена таблица истинности для демонстрации работы устройства в качестве логического элемента в интегральных магнонных сетях. Проведён анализ процессов распространения ПСВ в МК на основе двухслойных магнитных пленок показал наличие двух частотных областей существования ПСВ. Показано, что запрещенные зоны могут существовать только в высокочастотной области, где реализуется невзаимное распространение встречных волн в одном частотно диапазоне. Показано, что проводимость металла оказывает существенное влияние на дисперсионные характеристики ПСВ распространяющихся в одном направлении, но в разных частотных диапазонах. Полученные результаты могут быть использованы для интеграции магнонных устройств в полупроводниковую электронику. Была разработана численная модель на основе метода конечных разностей которая описывает распределение спин-волнового сигнала в многослойной структуре латеральных волноводов и кольцевого резонатора над ней. Были получены спектры прохождения и карты распределения интенсивности спиновых волн в слоях связанных через кольцевой резонатор. С помощью микромагнитного моделирования структуры с кольцевым резонатором были получены АЧХ и дисперсионные характеристики. Были получены карты пространственного распределения СВ при изменении температуры кольцевого резонатора для эффективного управления спин-волновой интенсивностью в областях выходных портов волноводных каналов. Показана возможность управления передачей СВ в структуре с помощью лазерного излучения\нагрева кольцевого резонатора. Получен 1 патент на изобретение подготовлена одна заявка на патент за предыдущий год выполнения проекта, закуплено и установлено оборудование для модификации измерительного комплекса Мандельштам-Бриллюэновской спектроскопии. За отчетный этап проекта было опубликовано 7 статей(Scopus, Web of Science ), из них 4 входят в первый квартиль Q1, 13 тезисов доклада по результатам выполняемой по Проекту работы. Построены теоретические модели и подготовлены программы для численных расчетов линейной и нелинейной динамики спин-волнового транспорта в реконфигурируемых структурах с массивами микроволноводов. Изготовлены образцы и макеты структур и проведено экспериментальное исследование методом Мандельштам-Бриллюэновской спектроскопии.