RU212555U1 - LOGIC DEVICE ON MAGNETOSTATIC WAVES - Google Patents
LOGIC DEVICE ON MAGNETOSTATIC WAVES Download PDFInfo
- Publication number
- RU212555U1 RU212555U1 RU2021135525U RU2021135525U RU212555U1 RU 212555 U1 RU212555 U1 RU 212555U1 RU 2021135525 U RU2021135525 U RU 2021135525U RU 2021135525 U RU2021135525 U RU 2021135525U RU 212555 U1 RU212555 U1 RU 212555U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- microwave
- guides
- magnetostatic
- guide
- waves
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000002223 garnet Substances 0.000 claims abstract description 9
- MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N iron yttrium Chemical compound [Fe].[Y] MTRJKZUDDJZTLA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 15
- 230000005418 spin wave Effects 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 4
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Полезная модель относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использована в качестве демультиплексора. Технический результат заключается в повышении качества выходного сигнала путём снижения искажений сигнала из-за иного расположения интерферометров в один слой вместо двух и меньшей области связи между волноводами.The utility model relates to microwave radio engineering, in particular to devices using magnetostatic waves, and can be used as a demultiplexer. The technical result consists in improving the quality of the output signal by reducing signal distortion due to a different arrangement of interferometers in one layer instead of two and a smaller coupling area between the waveguides.
Для достижения технического результата в логическом устройстве на магнитостатических волнах, содержащем два микроволновода, каждый из которых выполнен в виде интерферометра Маха-Цендера и имеет разделитель в виде отверстия восьмиугольной формы, один из микроволноводов размещён на подложке из плёнки железоиттриевого граната и имеет расположенный на его сплошной части входной преобразователь магнитостатических волн в виде микрополосковой антенны, каждый из микроволноводов снабжён выходной антенной, при этом второй микроволновод также размещён на подложке из плёнки железоиттриевого граната латерально по отношению к первому микроволноводу, параллельно и симметрично первому микроволноводу с зазором между ними 10 мкм. 5 ил. To achieve a technical result in a magnetostatic wave logic device containing two microwave guides, each of which is made in the form of a Mach-Zehnder interferometer and has a separator in the form of an octagonal hole, one of the microwave guides is placed on a substrate made of an yttrium iron garnet film and has a continuous part of the input converter of magnetostatic waves in the form of a microstrip antenna, each of the microwave guides is equipped with an output antenna, while the second microwave guide is also placed on a substrate of an yttrium iron garnet film laterally with respect to the first microwave guide, parallel and symmetrically to the first microwave guide with a gap of 10 μm between them. 5 ill.
Description
Полезная модель относится к радиотехнике СВЧ, в частности к приборам на магнитостатических волнах, и может быть использована в качестве демультиплексора.The utility model relates to microwave radio engineering, in particular to devices using magnetostatic waves, and can be used as a demultiplexer.
Известно логическое устройство для обработки сигналов (US 2007230858 G02B6/00, опубл. 04.10.2007), имеющее два оптических канала, расположенных внутри полупроводниковой матрицы. Компоненты оптического сплиттера объединены в конфигурацию интерферометра Маха-Цендера с помощью двух волноводных секций, также расположенных в полупроводниковой матрице. Устройство работает путем расщепления прямых и обратных оптических волн на две части, распространяющихся вдоль первого и второго участков волноводной структуры, расположенных внутри полупроводниковой матрицы. На выходной волноводной секции получается либо конструктивно скомбинированные первая и вторая прямая оптическая волна, либо деструктивно скомбинированные первая и вторая оптическая волна. A logical device for signal processing is known (US 2007230858 G02B6/00, published 04.10.2007) having two optical channels located inside a semiconductor matrix. The optical splitter components are combined into a Mach-Zehnder interferometer configuration using two waveguide sections, also located in a semiconductor matrix. The device works by splitting forward and backward optical waves into two parts propagating along the first and second sections of the waveguide structure located inside the semiconductor matrix. At the output waveguide section, either a structurally combined first and second direct optical wave is obtained, or a destructively combined first and second optical wave.
Недостатками данного устройства являются отсутствие возможности управления частотными характеристиками (перестройка частотного диапазона).The disadvantages of this device are the inability to control the frequency characteristics (tuning the frequency range).
Известно логическое устройство (CN 10477934, H01L43/00, опубл. 15.08.2017), основанное на интерференции спиновых волн - поверхностных магнитостатических волн (ПМСВ) в мультиферроидном материале. Логическое устройство состоит из пяти функциональных зон, а именно зоны возбуждения спиновой волны, зоны частотного разделения спиновой волны, зоны регулирования и управления электрическим полем, зоны интерференции спиновых волн и зоны обнаружения спиновой волны. Функционирование логического устройства обеспечивается через среду передачи спиновой волны, регулирования дисперсионного соотношения спиновых волн в среде, направления передачи спиновой волны и изменения модели в случае внешнего магнитного поля или изменения внутреннего поля.A logical device is known (CN 10477934, H01L43/00, publ. 08/15/2017), based on the interference of spin waves - surface magnetostatic waves (MSWs) in a multiferroic material. The logic device consists of five functional zones, namely, a spin wave excitation zone, a spin wave frequency separation zone, an electric field regulation and control zone, a spin wave interference zone, and a spin wave detection zone. The functioning of the logical device is provided through the transmission medium of the spin wave, the regulation of the dispersion relation of the spin waves in the medium, the direction of the transmission of the spin wave and the change in the model in the case of an external magnetic field or a change in the internal field.
Недостатком данного устройства является сложная конструкция, требующая введения дополнительного пьезоэлектрического слоя для управления электрическим полем.The disadvantage of this device is a complex design that requires the introduction of an additional piezoelectric layer to control the electric field.
Известно логическое устройство на магнитостатических волнах (см. патент РФ2690020, МПК H01P1/20, опубл. 30.05.5019), содержащее размещенный на подложке микроволновод из пленки железоиттриевого граната (ЖИГ), имеющий раздвоенную среднюю часть, размещенные на сплошных частях микроволновода входной и выходной преобразователи магнитостатических волн, элементы управления, источник внешнего магнитного поля. Раздвоенная часть микроволновода выполнена в виде интерферометра Маха-Цендера, входной и выходной преобразователи магнитостатических волн в виде микрополосковых антенн размещены на оконечностях сплошных частей микроволновода, внешнее магнитное поле направлено по касательной к пленке из ЖИГ, при этом элементы управления выполнены в виде средств изменения намагниченности указанной пленки ЖИГ путем локального ее нагрева на раздвоенных частях микроволновода.A logical device based on magnetostatic waves is known (see RF patent 2690020, IPC H01P1 / 20, publ. 05/30/5019), containing a microwave guide made of an yttrium iron garnet (YIG) film placed on a substrate, having a bifurcated middle part, input and output placed on the solid parts of the microwave guide transducers of magnetostatic waves, controls, source of external magnetic field. The bifurcated part of the microwave guide is made in the form of a Mach-Zehnder interferometer, the input and output converters of magnetostatic waves in the form of microstrip antennas are placed at the ends of the solid parts of the microwave guide, the external magnetic field is directed tangentially to the YIG film, while the control elements are made in the form of means for changing the magnetization of the indicated YIG film by its local heating on the bifurcated parts of the microwave.
Недостатком устройства является форма разделительного отверстия, приводящая к некоторым искажениям сигнала в средней части структуры.The disadvantage of the device is the shape of the separation hole, leading to some distortion of the signal in the middle part of the structure.
Наиболее близким к заявляемому является логическое устройство на магнитостатических волнах (см. патент РФ № 2754126 по кл. МПК H01P1/22, опуб. 27.08.2021), содержащее два микроволновода, выполненных в виде интерферометра Маха-Цендера, имеющих разделитель в виде отверстия восьмиугольной формы, один из микроволноводов размещён на подложке из плёнки железоиттриевого граната (ЖИГ). На сплошных частях микроволноводов размещены входной и выходной преобразователи магнитостатических волн в виде микрополосковых антенн, Логическое устройство содержит источник внешнего магнитного поля с направлением по касательной к микроволноводу. Второй микроволновод расположен над первым, причем микроволноводы разделены слоем диэлектрика, а второй микроволновод снабжен выходной антенной, расположенной над выходной антенной первого микроволновода, при этом источник внешнего магнитного поля выполнен с возможностью изменения величины и полярности магнитного поля.Closest to the claimed is a logical device on magnetostatic waves (see RF patent No. 2754126 according to IPC class H01P1 / 22, pub. 08/27/2021), containing two microwave guides made in the form of a Mach-Zehnder interferometer, having a separator in the form of an octagonal hole form, one of the microwave guides is placed on a substrate made of a film of yttrium iron garnet (YIG). On the solid parts of the microwave guides there are input and output converters of magnetostatic waves in the form of microstrip antennas. The logic device contains a source of an external magnetic field directed tangentially to the microwave guide. The second microwave guide is located above the first one, and the microwave guides are separated by a dielectric layer, and the second microwave guide is equipped with an output antenna located above the output antenna of the first microwave guide, while the external magnetic field source is configured to change the magnitude and polarity of the magnetic field.
Недостатком логического устройства является сложность создания многослойной ферромагнитной структуры и размещения антенн на таком устройстве.The disadvantage of the logical device is the complexity of creating a multilayer ferromagnetic structure and placing antennas on such a device.
Технической проблемой заявляемой полезной модели является расширение арсенала логических устройств на магнитостатических волнах с функцией демультиплексора на основе системы связанных спин-волновых интерферометров, которое позволит реализовать простое управления сигналом за счет изменения величины внешнего магнитного поля.The technical problem of the claimed utility model is the expansion of the arsenal of logical devices based on magnetostatic waves with the function of a demultiplexer based on a system of coupled spin-wave interferometers, which will allow simple signal control by changing the magnitude of the external magnetic field.
Технический результат заключается в повышении качества выходного сигнала путём снижения искажений сигнала из-за иного расположения интерферометров в один слой вместо двух и меньшей области связи между волноводами.The technical result consists in improving the quality of the output signal by reducing signal distortion due to a different arrangement of interferometers in one layer instead of two and a smaller coupling area between the waveguides.
Для достижения технического результата в логическом устройстве на магнитостатических волнах, содержащем два микроволновода, каждый из которых выполнен в виде интерферометра Маха-Цендера и имеет разделитель в виде отверстия восьмиугольной формы, один из микроволноводов размещён на подложке из плёнки железоиттриевого граната и имеет расположенный на его сплошной части входной преобразователь магнитостатических волн в виде микрополосковой антенны, каждый из микроволноводов снабжён выходной антенной, устройство содержит источник внешнего магнитного поля, выполненный с возможностью изменения величины и полярности, согласно полезной модели, второй микроволновод также размещён на подложке из плёнки железоиттриевого граната латерально по отношению к первому микроволноводу, параллельно и симметрично первому микроволноводу с зазором между ними 10 мкмTo achieve a technical result in a magnetostatic wave logic device containing two microwave guides, each of which is made in the form of a Mach-Zehnder interferometer and has a separator in the form of an octagonal hole, one of the microwave guides is placed on a substrate made of an yttrium iron garnet film and has a continuous part of the input converter of magnetostatic waves in the form of a microstrip antenna, each of the microwave guides is equipped with an output antenna, the device contains an external magnetic field source that can change the magnitude and polarity, according to the utility model, the second microwave guide is also placed on a substrate of yttrium iron garnet film laterally with respect to to the first microwave guide, parallel and symmetrical to the first microwave guide with a gap between them of 10 µm
Полезная модель поясняется чертежами, где представлено: The utility model is illustrated by drawings, which show:
на фиг.1– схематическое изображение предлагаемого устройства, общий вид;figure 1 is a schematic representation of the proposed device, General view;
на фиг. 2 – структура из латерально-связанных микроволноводов на подложке, в поперечном сечении;in fig. 2 – structure of laterally coupled microwave guides on a substrate, in cross section;
на фиг. 3 – схематическое изображение структуры, вид сверху;in fig. 3 – schematic representation of the structure, top view;
на фиг. 4 – спектры возбуждения спиновых волн на разных выходных преобразователях;in fig. 4 – excitation spectra of spin waves on different output transducers;
на фиг. 5 – карта распределения z-компоненты намагниченности в структуре.in fig. 5 – distribution map of the z-component of magnetization in the structure.
Позициями на чертежах обозначены: входной 1 и выходные 2,3 преобразователи магнитостатических волн (антенны); 4 – микроволноводы, имеющие конфигурацию интерферометра Маха-Цендера из пленки ЖИГ; 5 - отверстия; 6 – немагнитная подложка; 7 – направление внешнего магнитного поля; 8 – спектр возбуждения спиновых волн, полученный на выходном преобразователе 2; 9 – спектр возбуждения спиновых волн, полученный на выходном преобразователе 3.Positions in the drawings are:
Общие размеры структуры: длина l = 3500 мкм, ширина w = 3010 мкм, толщина d = 510 мкм. Ширина волновода во входной части и в плечах интерферометров pl – 500 мкм.Overall dimensions of the structure: length l = 3500 µm, width w = 3010 µm, thickness d = 510 µm. The width of the waveguide in the input part and in the arms of the interferometers pl is 500 μm.
Устройство содержит подложку 6, представляющую собой пленку галлий-гадолиниевого граната (ГГГ) с размерами (ШхДхТ) 500 мкм × 3500 мкм × 3010 мкм. На поверхности пленки ГГГ 6 расположена структура, сформированная из двух латерально-связанных микроволноводов 4 на основе пленки ЖИГ толщиной 10 мкм и намагниченностью насыщения M0=139 Гс, имеющих конфигурацию интерферометра Маха-Цендера. Величина зазора между интерферометрами равна 10 мкм в средней части структуры. На микроволноводах 4 расположены микрополосковые антенны 1, 2, 3 шириной 30 мкм, которые обеспечивают прием и возбуждение ПМСВ. При этом входная антенна 1 расположена на одной оконечности сплошной части одного микроволновода, выходная антенна 2 на другой оконечности этого микроволновода, выходная антенна 3 - на другой оконечности сплошной части другого микроволновода. Внешнее магнитное поле Но направлено по касательной к микроволноводам вдоль оси у.The device contains a
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
На входную микрополосковую антенну 1 подается входной сигнал с частотой, зависящей от величины постоянного внешнего магнитного поля. Затем этот сигнал преобразуется в поверхностную магнитостатическую волну (ПМСВ), которая бежит вдоль обоих микроволноводов 4, имеющих конфигурацию интерферометра Маха-Цендера и выполненных в виде нерегулярной структуры с отверстиями 5. Из-за расщепления ПМСВ на две части в области восьмиугольного отверстия каждого микроволновода, в выходной части структуры наблюдается либо деструктивная, либо конструктивная интерференция ПМСВ. Функция демультиплексирования сигнала реализована за счет, так называемого, провисающего магнитного поля в средней части структуры, где зазор между микроволноводами минимален. При возбуждении ПМСВ только на входе 1 сигнал распространяется к обеим выходным антеннам 2 и 3.The
На фиг. 3 схематично изображены латерально-связанные микроволноводы, вид сверху. Указанные на фигуре размеры позволяют добиться наиболее оптимального прохождения спиновых волн вдоль структуры с наименьшим числом отражений сигнала, при этом сохраняя общие размеры устройства компактными. Само устройство будет иметь два слоя с зазором между ними 10 мкм. Данная величина зазора обеспечивает оптимальную перекачку сигнала между слоями за счет провисающего поля.In FIG. 3 schematically depicts laterally connected microwave guides, top view. The dimensions indicated in the figure make it possible to achieve the most optimal passage of spin waves along the structure with the least number of signal reflections, while keeping the overall dimensions of the device compact. The device itself will have two layers with a gap of 10 microns between them. This gap value ensures optimal signal transfer between layers due to the sagging field.
На фиг. 4 изображены спектры возбуждения спиновых волн в системе из двух интерферометров на выходах 2 и 3 при возбуждении волны на входе 1. Заметна разница в амплитуде сигнала на разных выходах, максимумы и минимумы спектра на выходе 2 смещены относительно максимумов и минимумов спектра на выходе 3. В диапазоне частот 5,3 – 5,6 ГГц максимумы графика для выхода 2 примерно соответствуют минимумам графика для выхода 3.In FIG. Figure 4 shows the excitation spectra of spin waves in a system of two interferometers at
На фиг. 5 показано распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для системы из двух латерально-связанных ЖИГ-интерферометров на частоте 5,5 ГГц. Из-за провисающего магнитного поля в средней части структуры, возбуждаемая в одном из интерферометров волна распространяется в обоих интерферометрах.In FIG. Figure 5 shows the amplitude distribution of the z-component of magnetization for a system of two laterally coupled YIG interferometers at a frequency of 5.5 GHz. Due to the sagging magnetic field in the middle part of the structure, the wave excited in one of the interferometers propagates in both interferometers.
Таким образом, представленные результаты подтверждают достижение технического результата – демультиплексирование сигнала на основе системы связанных спин-волновых интерферометров с возможностью управления частотным диапазоном и шириной полосы частот посредством воздействия статическим магнитным полем.Thus, the presented results confirm the achievement of the technical result - signal demultiplexing based on a system of coupled spin-wave interferometers with the ability to control the frequency range and bandwidth by exposure to a static magnetic field.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU212555U1 true RU212555U1 (en) | 2022-07-28 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7260281B2 (en) * | 2005-03-30 | 2007-08-21 | Intel Corporation | Integratable optical isolator in a Mach-Zehnder interferometer configuration |
| RU2686584C1 (en) * | 2018-07-25 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Controlled microwave signal coupler at magnetostatic waves |
| RU2690020C1 (en) * | 2018-07-25 | 2019-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Logic device based on phase changer of microwave signal on magnetostatic waves |
| RU2694020C1 (en) * | 2018-07-27 | 2019-07-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Inverter-repeater logic element on magnetostatic waves |
| RU2727293C1 (en) * | 2019-11-15 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Optically controlled switch on magnetostatic waves |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7260281B2 (en) * | 2005-03-30 | 2007-08-21 | Intel Corporation | Integratable optical isolator in a Mach-Zehnder interferometer configuration |
| RU2686584C1 (en) * | 2018-07-25 | 2019-04-29 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Controlled microwave signal coupler at magnetostatic waves |
| RU2690020C1 (en) * | 2018-07-25 | 2019-05-30 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Logic device based on phase changer of microwave signal on magnetostatic waves |
| RU2694020C1 (en) * | 2018-07-27 | 2019-07-08 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова Российской академии наук | Inverter-repeater logic element on magnetostatic waves |
| RU2727293C1 (en) * | 2019-11-15 | 2020-07-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского" | Optically controlled switch on magnetostatic waves |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2623666C1 (en) | Three-channel directed coupler of microwave signal on magnetostatic waves | |
| US2784378A (en) | Magnetically controlled microwave structures | |
| RU2666968C1 (en) | Frequency filter of uhf signal on magnetic waves | |
| RU212555U1 (en) | LOGIC DEVICE ON MAGNETOSTATIC WAVES | |
| RU2686584C1 (en) | Controlled microwave signal coupler at magnetostatic waves | |
| RU2771455C1 (en) | Multiplexer based on a ring resonator | |
| RU2707391C1 (en) | Reconfigurable input/output multiplexer based on ring resonator | |
| RU2736286C1 (en) | Controlled four-channel spatially distributed multiplexer on magnetostatic waves | |
| RU166410U1 (en) | FREQUENCY-SELECTIVE POWER TAPE BASED ON LATERALLY CONNECTED MULTIFERROID STRUCTURES | |
| RU2697724C1 (en) | Functional element of magnonics | |
| RU2690020C1 (en) | Logic device based on phase changer of microwave signal on magnetostatic waves | |
| US6873750B2 (en) | Electro-optic modulator with resonator | |
| RU2754126C1 (en) | A logical device based on magnetostatic waves | |
| JPH0115845B2 (en) | ||
| RU2702915C1 (en) | Functional component of magnonics on multilayer ferromagnetic structure | |
| CN113851809A (en) | A Nonreciprocal Coupler Based on Artificial Surface Plasmons | |
| RU2706441C1 (en) | Controlled multichannel filter for microwave signal based on magnonic crystal | |
| RU2707756C1 (en) | Controlled by electric field power divider on magnetostatic waves with filtration function | |
| RU224405U1 (en) | CONTROLLED DELAY LINE ON NUTATIONAL SPIN WAVES | |
| RU232054U1 (en) | MAGNETOSTATIC WAVE POWER DIVIDER WITH FILTERING FUNCTION | |
| RU237235U1 (en) | SPATIAL-FREQUENCY FILTER ON MAGNETOSTATIC WAVES | |
| RU236732U1 (en) | SPACE-FREQUENCY DIVIDER OF SPIN WAVE SIGNAL | |
| RU209990U1 (en) | MICROWAVE DEMULTIPLEXER | |
| RU210763U1 (en) | SPIN-WAVE MICROWAVE POWER CONCENTRATOR | |
| Afshani et al. | Concurrent dual-mode circulator |