非線形スピンダイナミックス系におけるカオスとマルチフラクタルの研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02402009
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 山嵜 比登志 岡山大学, 理学部, 教授 (40013495)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 圓山 裕 岡山大学, 理学部, 助教授 (20181836) ; 大嶋 孝吉 岡山大学, 理学部, 教授 (10114414) ; 田中 基之 岡山大学, 理学部, 教授 (80032803)
• Keywords: カオス / フラクタル / スピン波 / マグノン / パラメトリック励起 / 平行励起 / スピン波乱流

Research Abstract

1.平行励起下でのマグノン系パラメトリック励起の状態図を作成した。強磁性体YIG(イットリウム・鉄・ガーネット)の球状単結晶試料において、マイクロ波による平行励起法により、マグノン対を熱平衡を大きく起えて励起した。マグノン数の不安定増大、マグノン数振動、カオスなどが発生するマイクロ波電力の閾値、並びにパワースペクトルやフラクタル相関次元を、外部静磁場の関数として測定し、マグノン非平衡系の状態図を作成した。励起マイクロ波電力を増加させて行くと、カオス発振と周期発振が交互に何度も交代して現れる。それに対応してフラクタル次元も大きな変動を見せ、カオスと周期ウィンドウの分岐現象を示していることが分かった。
2.マグノン発振現象は、マグノン系と外部測定系であるマイクロ波空洞共振器との非線形相互作用の影響を受ける。この現象を明らかにするために、スピン波不安定化閾値と発振現象発現の閾値との比を空洞共振器のQ値の関数として調べた。その結果、Q値による影響が確認され、この相互作用の非線形性が明らかになった。マイクロ波空洞共振器による非線形減衰およびマグノン間相互作用による非線形減衰をすべて考慮したハミルトニアンをたて、理論的にこの現象を解明した。しかし実験結果の一部はこの理論では説明がつかないため、慎重な測定を再度実施する必要が出てきた。

Research Products

• [Publications] Michinobu Mino: "Quasiperiodic and chaotic oscillations of magnon system driven by modulation pumping field." Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 104. 1055-1056 (1992)
• [Publications] Seitaro Mitsudo: "Period-doubling cascade and chaos in YIG at the first-order Suhl instability." Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 104. 1057-1058 (1992)
• [Publications] Hitoshi Yamazaki: "Influence of radiation damping on the threshold of auto-oscillations in YIG under parallel pumping" Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 104. 1059-1060 (1992)