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

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750307
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 上田 哲也 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (90293985)
• キーワード: YIG / スピン波 / ブラッグ回折 / 光偏向器

研究概要

本研究では,磁性体薄膜を用いた光のマイクロ波応答に関する研究として,磁気光学材料であるイットリウム・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,有限サイズの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時間応答を観測した.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,-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が確認された.

研究成果

• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)