ИСТИНА

Спиновые волны привлекают к себе внимание исследователей в большой степени благодаря их уникальным линейным и нелинейным свойствам, а также благодаря их предполагаемым применениям в области телекоммуникаций, обработки изображений и для квантовых вычислений . Спиновые волны представляют собой волны намагниченности в непрерывной магнитной среде. Для их возбуждения используют, как правило, магнитное поле СВЧ излучения, генерируемого с помощью антенны в непосредственной близости от образца . Однако, в ряде важных приложений требуется возбуждать спиновые волны локально и возникает необходимость создавать определенные распределения спиновой плотности в пространстве и во времени. Например, такая задача возникает в квантовых технологиях при адресации случайного доступа для хранения и считывания состояния кубита. В современных прототипах такая адресация основана на комбинации градиентных магнитных полей [7-8], которые обеспечивают градиент частот прецессии пространственно-распределенных спинов. Это позволяет осуществлять доступ, избирательный по частоте и с пространственным разрешением, однако требует наличия источников импульсного градиентного поля и микроволновых резонаторов с высокой добротностью, реализация которых на нанометровых масштабах затруднительна. Данная задача может быть решена с помощью оптического возбуждения намагниченности фемтосекундными лазерными импульсами . Среди различных механизмов, ответственных за оптическое воздействие на намагниченность в ферромагнетиках, обратный эффект Фарадея имеет основное значение, поскольку он не требует нагрева материала и позволяет менять знак эффективного магнитного поля простым переключением между правой и левой циркулярными поляризациями лазера . Микроскопический механизм обратного эффекта Фарадея связан с вынужденным комбинационным рассеянием на магнонах. Обратный эффект Фарадея описывается эффективным магнитным полем, действующим на намагниченность магнетика, во время прохождения через образец оптического импульса.

Spin waves attract the attention of researchers to a large extent due to their unique linear and nonlinear properties, as well as their intended applications in the field of telecommunications, image processing and quantum computing. Spin waves are waves of magnetization in a continuous magnetic medium. To excite them, as a rule, the magnetic field of microwave radiation generated using an antenna in the immediate vicinity of the sample is used. However, in a number of important applications it is required to excite spin waves locally and it becomes necessary to create definite distributions of the spin density in space and in time. For example, such a problem arises in quantum technologies when addressing random access for storing and reading the state of a qubit. In modern prototypes such addressing is based on a combination of gradient magnetic fields [7-8], which provide a gradient of the precession frequencies of spatially-distributed spins. This allows for frequency-selective and spatial-resolution access, but requires sources of a pulsed gradient field and high-Q microwave resonators, whose implementation on nanometer scales is difficult. This problem can be solved by optical excitation of magnetization by femtosecond laser pulses. Among the various mechanisms responsible for the optical effect on the magnetization in ferromagnets, the inverse Faraday effect is of primary importance, since it does not require material heating and allows changing the sign of the effective magnetic field by simply switching between the right and left circular polarizations of the laser. The microscopic mechanism of the inverse Faraday effect is associated with stimulated Raman scattering by magnons. The inverse Faraday effect is described by an effective magnetic field acting on the magnetization of the magnet, during the passage through the sample of the optical pulse.

1. Будут развиты методы электромагнитного моделирования плазмонных структур. 2. Будут установлены оптические свойства плазмонных наноантенн и решеток субволнового периода и проведена оптимизация их размеров и формы с целью возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов и достижения локализации оптического излучения в субмикронной области. 3. Будут определены дисперсии магнитостатических спиновых волн в магнитных пленках ферритов-гранатов. 4. Будут выявлены условия и свойства оптической генерации и распространения спиновых волн в пленках феррита-граната с плазмонным покрытием. 5. Будут изготовлены образцы магнитных диэлектрических пленок с нанесенным плазмонным покрытием и будет проведена их оптическая характеризация. 6. Будет экспериментально продемонстрирована генерация спиновых волн в полученных магнитоплазмонных образцах. Будут определены условия генерации. 7. Будут выявлены особенности возбуждения спиновых волн в полученных магнитоплазмонных образцах и определены зависимости свойств спиновых волн (амплитуда, спектр, фаза) от параметров плазмонного покрытия, длины волны и мощности оптической накачки. 8. Будут проанализированы возможные применения исследованных эффектов. Полученные результаты дадут новый виток в развитии исследований в науке и технике в области магноники. Спиновые волны, возбуждаемые оптическим излучением, имеют важное фундаментальное и прикладное значение для микромагнетизма, нанофотоники и квантовой информатики.