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俄羅斯物理學家們找到了克服磁振子電路中信號損耗的方法
2020-01-03

[物理學組織網站20200102日報道]莫斯科物理技術學院、科捷利尼科夫無線電工程與電子研究所和切尼舍夫斯基薩拉托夫國立大學的研究人員已經證明,磁振子電路中耦合元件是非常重要的,一個錯誤的波導選擇可能會導致信號丟失。物理學家開發了一個參數模型來預測波導結構,以避免信號損耗,建立了一個原型波導,并在實驗中測試了該模型。他們的論文發表在《應用物理學雜志》上。

磁振子電路研究的根本目標是創造與現有電子元件兼容的替代電路元件。這意味著開發全新的元件,包括更快的信號處理器和更低的功耗,可以整合到當今的電子產品中。

在設計新設備時,各種元件互相集成。然而,磁振子電路依賴于磁性波導而不是導線。研究人員先前推測,在從一個元件到另一個元件的傳輸過程中,波導可能會對信號強度產生不利影響。

俄羅斯物理學家最近的研究表明,波導的影響比預期的要大。事實上,錯誤的波導幾何結構會導致信號的完全丟失,其原因是自旋波的干涉。波導是非常小的元件,大小約十多納米,在這個尺度上,需要考慮信號的橫向量子化。

研究人員討論了一個優化問題:如何設計一個用于磁振子電路的波導以確保最高效率?該團隊開發了一種理論和數學模型來描述納米波導中的波傳播。為此,莫斯科物理技術學院太赫茲自旋電子學實驗室的高級研究員Dmitry Kalyabin,采用了該團隊先前為聲學系統開發的結果來研究自旋波。

他在薩拉托夫的同事們隨后制造了一個原型設備,并使用一種被稱為布里淵光譜學的方法驗證了Kalyabin的計算。這項技術包括對樣品在激光照射下的磁化分布進行“快照”。這樣觀察到的分布可以與理論預測相比較。

“我們最初的目標是建立一個模型,能夠在實際制作之前計算波導的特性。我們的期望是優化波導的形狀將使信號傳輸效率最大化。但我們的研究顯示,干擾的影響比預期的要大,次優參數有時會導致信號完全丟失,”太赫茲自電子學實驗室的負責人、俄羅斯科學院的Sergey Nikitov說。

雖然論文的作者使用了漸細窄鐵磁波導的例子來說明他們的模型是如何工作的,但它適用于目前使用的所有波導類型。(工業和信息化部電子第一研究所  李茜楠)

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