磁性体薄膜中における光のマイクロ波応答に関する研究

• Project/Area Number: 13750307
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 電子デバイス・機器工学
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 上田 哲也 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (90293985)
• Project Period (FY): 2001 – 2002
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2002)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2002: ¥500,000 (Direct Cost: ¥500,000); Fiscal Year 2001: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 磁気光学効果 / マイクロ波 / 静磁波 / 光ビーム走査 / イットリウム鉄ガーネット / ブッラグ回折 / YIG / スピン波 / ブラッグ回折 / 光偏向器

Research Abstract

本研究では,磁気光学薄膜を用いた光のマイクロ波応答に関する研究として,イットリウム・鉄・ガーネット(YIG)単結晶を用いたマイクロ波による光変調および光ビーム走査に関する研究を行った.具体的には,磁性体試料において自発的に存在する内部不均一直流磁界分布を利用して静磁波から交換スピン波および磁気弾性波への変換が効率的に行われるターニングポイントに注目して,同領域における光のマイクロ波応答を実験的に調べた.実験に用いたYIGは,厚さ1mmのバルクおよび100ミクロンの薄膜の二種類であり,それぞれの試料を基板としてマイクロストリップ線路を構成し,マイクロ波入力端子側のYIG端面付近に存在するターニングポイントを中心に波長1.3ミクロンの光を照射し,そのマイクロ波応答を2通りの方法で観測した.一つ目の方法では,受光器として一個のフォトダイオードを用いて,28kHzでパルス変調されたマイクロ波入力に対する透過光の偏光特性に現れる時間応答を,検光子に通して強度変調として観測した.二つ目の方法では,遠赤外用InGaAsリニアイメージセンサを用いて,光回折分布のマイクロ波応答を調べた.得られた結果として,まず時間応答については,1.9kGの直流印加磁界,マイクロ波入力電力が最大1Wに対して,1.5GHzから4.5GHzの周波数帯域において磁気弾性波,ω/2スピン波および静磁後退体積波による光応答特性を観測し,それぞれ-25dBから-30dBの変換効率を得た.次に,光回折分布のマイクロ波応答において得られた結果としては,バルクおよび100ミクロンの薄膜のいずれにおいても,ターニングポイント付近に光を照射した場合に,光のマイクロ波応答が最も大きくなること,ならびにバルクにおいてはマイクロ波周波数を2GHzから4GHzにわたって変化させたとき,ほぼ直線的に偏光することが確認された.

Research Products

• [Publications] T.Ueda, M.Tsutsumi: "Nonlinear behavior of magnetostatic surface waves in ferrite-film multilayer structure"Digest of the 2002 IEEE International Magnetics Conference. BW12 (2002)
• [Publications] M.Tsutsumi, T.Ueda, V.Priye, H.Shimasaki: "Optical interaction with spin waves at turning point"Digest of the 2002 IEEE International Magnetics Conference. DS01 (2002)
• [Publications] T.Ueda, Y.Murayama, M.Akiyama, M.Tsutsumi: "Experiment on optical interaction with spin waves in nonuniform bias magnetic field"Technical Digest of Microwave Photonics 2002(MWP2002). 301-304 (2002)
• [Publications] T.Ueda, Y.Ueda, H.Shimasaki, M.Tsutsumi: "Numerical Analysis of Nonlinear Magnetostatic Wave Propagation by Finite Element Method"Digest of the 2003 IEEE International Magnetics Conference. HD06 (2003)
• [Publications] T.Ueda, M.Tsutsumi: "Nonlinear behavior of magnetostatic surface waves in ferrite-film multilayer structure"IEEE Transaction on Magnetics. Vol.38, No.5. 3114-3116 (2002)
• [Publications] 村山佳樹, 上田哲也, 秋山正博, 堤 誠: "YIG単結晶におけるスピン波による光ビーム走査"2002年電子情報通信学会総合大会エレクトロニクスソサイエティ講演論文集. C-3-135. 267 (2002)
• [Publications] V.Priye, T.Ueda, H.Shimasaki, M.Tsutsumi: "Optical Interaction with Microwaves in YIG Oscillator"2002年電子情報通信学会総合大会エレクトロニクスソサイエティ講演論文集. C-2-42. 79 (2002)
• [Publications] 村山佳樹, 上田哲也, 秋山正博, 堤 誠: "静磁波によるTE-TMモード変換に関する一考察"2003年電子情報通信学会総合大会エレクトロニクスソサイエティ講演論文集. C-3-146. 286 (2003)
• [Publications] 上田哲也, 上田佳子, 島崎仁司, 堤 誠: "有限要素法による静磁表面波の伝送電力依存特性解析"輻射科学研究会資料. RS02-18. 1-11 (2003)
• [Publications] 堤 誠, 上田哲也, ソヴェン, クマル, ダナ: "YIGにおける磁気弾性波と光との相互作用"電子情報通信学会マイクロ波研究会技術報告. MW2001-50. 31-38 (2001)
• [Publications] 堤 誠, 上田哲也, ソヴェン, クマル, ダナ: "YIGにおけるスピン波と光との相互作用について"電子情報通信学会論文誌 C. J84-C, 8. 698-699 (2001)
• [Publications] 村山佳樹, 上田哲也, 秋山正博, 堤 誠: "YIG単結晶におけるスピン波による光ビーム走査"電子情報通信学会2002年総合大会講演論文集. エレクトロニクス. (2002)
• [Publications] Vishnu Priye, T.Ueda, H.Shimasaki, M.Tsutsumi: "Optical interaction with microwaves in YIG oscillator"電子情報通信学会2002年総合大会講演論文集. エレクトロニクス1. (2002)
• [Publications] T.Ueda, M.Tsutsumi: "Nonlinear behavior of magnetostatic surface waves in ferrite film multilayer structure"Digest of the 2002 IEEE International Magnetics Conference. BW12. (2002)
• [Publications] M.Tsutsumi, T.Ueda, V.Priye, H.Shimasaki: "Optical interaction with spin waves at turning point"Digest of the 2002 IEEE International Magnetics Conference. DS01. (2002)