WO2012019806A1 - Verfahren und anordnung zur anregung von spinwellen in magnetischen festkörpern - Google Patents

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    • H03K19/00—Logic circuits, i.e. having at least two inputs acting on one output; Inverting circuits

Definitions

  • the invention relates to a method and an arrangement for spin wave excitation in ferromagnetic or ferrimagnetic solids, for example in a magnetic conductor or in a magnetic nanowire.
  • the invention is particularly applicable to signal and information transport based on propagating spin waves in electrical circuits and devices as well as in the field of logic circuit implementation.
  • spin In addition to an electrical charge, electrons have an intrinsic angular momentum, the so-called spin.
  • the spin system in this way in a magnetic solid can be excited by an external pulsating energy supply such that a collective movement of the spins in the form of a wave in the
  • Spin wave packets which can also be interpreted as spin wave current, can transport signals and information in the solid state, which conventionally can only be realized by electrical currents or light in optical fibers (for example glass fibers).
  • the heat input caused by the laser light is utilized in the
  • the heat input changes the exchange coupling between the layers, thereby exciting spin waves. Since the heat input to a permanent, non-reversible change of the material and thus the
  • the invention has for its object to provide a method for spin wave excitation, can be stimulated with the spin wave types of the same type reproducible in simply constructed solids without the use of electrical currents, magnetic fields and heat effects. Included in this task is the creation of an advantageously usable for carrying out the new method arrangement.
  • the inventive method is characterized in that a locally fixed in a magnetic solid domain wall is illuminated using the inverse magneto-optical gradient effect with polarized pulsed laser light, the illumination in vertical incidence in magnetized in the plane of the solid domains and in oblique incidence in Trap is made perpendicular to the solid state level of magnetized domains.
  • the inverse magneto-optical gradient effect is used according to the invention. This is a reversal of the direct
  • the present invention is based on the idea of inverting the gradient effect.
  • a planar-magnetized domain structure is illuminated perpendicularly with linearly polarized light, or a perpendicularly magnetized one
  • Domain structure obliquely illuminated with linearly polarized light, which may be (but not necessarily) previously polarized by means of a phase shifter elliptical or circular.
  • the occurring inverse gradient effect causes a suitable direction of rotation of the incident light and with a suitable orientation of the domain wall according to the dielectric law of
  • Gradient effect a change of existing magnetization gradients, which in particular affects existing domain walls.
  • a gradient change is caused by the magnetization slightly rotating in the immediate vicinity of the wall.
  • spin waves are triggered on both sides of the wall, which then propagate away from the wall in the ferro- or ferrimagnetic solid.
  • Gradient effect and thus for the function of the method according to the invention is that illuminated with the polarized pulsed laser light Domain wall is fixed locally in the magnetic solid.
  • domain walls are known not fixed, but relatively easy to move.
  • the present invention includes useful technical measures for fixing the domain wall in the solid state.
  • Another essential feature of the invention is that the locally fixed domain wall is illuminated with the polarized pulsed laser light while avoiding heat input into the solid.
  • Avoiding a heat input into the solid can be realized in an expedient manner by means of the choice of the wavelength, the pulse duration and / or the fluence of the pulsed laser light.
  • linearly polarized, elliptically polarized or circularly polarized pulsed laser light is used to illuminate the solid.
  • the laser light may be a pulsed laser beam with a pulse duration in the picosecond or femtosecond range.
  • the polarization direction or the direction of polarization of the laser beam can be changed during illumination.
  • a magnetic solid a ferromagnetic or ferrimagnetic material is used, in which the laser-light-illuminated domain wall by a material processing by means of embossing or bending of the solid or by a local change of the magnetic properties by
  • the inventive arrangement for exciting spin waves in a magnetic solid contains a pulsed laser source for illuminating a locally fixed in a solid domain wall with a polarized laser beam, wherein the pulse laser source is a femtosecond or picosecond laser.
  • a device for changing the polarization of the laser beam is arranged in the laser beam.
  • This device can be a phase shifter with which a linear or elliptical or circular polarization of the laser light can be set.
  • a device for changing the focus of the laser beam is also arranged in the laser beam.
  • a further feature of the arrangement according to the invention is that the laser beam can be directed onto the surface of the solid by means of a pivotable pulse laser source or by means of a mirror arrangement in a vertical or oblique incidence.
  • the inventive method has several advantages over the prior art.
  • a significant advantage is that spin waves are excited optically by illumination with a pulsed laser. As a result, no electric currents for magnetic field generation are required and it eliminates the known solutions adhering adverse heating due to the current flow. Another advantage is that the direct nature of the excitation eliminates the time delays inherent in the prior art. A further advantage is that no electrical conductors for spin wave generation are required. The electrical switching and logic circuits can thus be made less complex and it is a higher integration density possible.
  • Modified heat exchange layer-coupled layer systems the present invention also has advantages.
  • a significant advantage is that Layer systems are not required, since according to the invention the spin waves in
  • Fig. 1 the schematic diagram of an arrangement for exciting spin waves
  • Figure 2 three examples of further suitable for spin wave excitation
  • Fig. 1 The arrangement shown in Fig. 1 is used to excite spin waves in a consisting of a ferromagnetic material solid, the one
  • the ferromagnetic material is NisiFei9 (permalloy).
  • the spin waveguide 1 and has a locally fixed domain wall 2, which separates two perpendicularly magnetized domains.
  • the local fixation of the domain wall has been done by ion implantation.
  • the pulsed laser source 3 generates a pulsed laser beam with a pulse duration in the picosecond range, with which the locally fixed domain wall 2 is illuminated.
  • the pulse laser source 3 is by means of a not shown in the drawing
  • the laser beam in vertical incidence in the case of the present in the example parallel to the spin waveguide track plane magnetized domains or in oblique incidence with domains magnetized perpendicular to the plane of the spin waveguide path aligned with the domain wall.
  • the arrangement comprises a first means 5 for changing the polarization of the laser beam, which is a phase shifter with which an elliptical or a circular polarization of the laser light can be adjusted.
  • the condition of avoiding heat input into the solid body is by means of the choice of the wavelength, the pulse duration and / or the fluence of the pulsed one
  • the generated spin wave is advantageously used for signal and information transport in the spin waveguide 1.
  • the spin waveguide tracks shown in FIG. 2 consist of ferromagnetic or ferrimagnetic material and each have a locally fixed domain wall 2.
  • Domain wall 2 realized by means of an embossing.
  • the local fixation of the domain wall 2 is realized in a simple manner by means of a turn.
  • the lower spin waveguide path is the
  • Domains wall 2 fixed in a circular disk-shaped end of the conductor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Spinwellenanregung in ferro- oder ferrimagnetischen Festkörpern, beispielsweise in einer magnetischen Leiterbahn oder in einem magnetischen Nanodraht. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zum Signal- und Informationstransport auf der Basis propagierender Spinwellen in elektrischen Schaltkreisen und Bauelementen sowie im Bereich der Realisierung von logischen Schaltungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Spinwellenanregung zu schaffen, mit dem Spinwellentypen des gleichen Typs reproduzierbar in einfach aufgebauten Festkörpern ohne die Nutzung elektrischer Ströme, magnetischer Felder und Wärmeeffekte angeregt werden können. Eingeschlossen in diese Aufgabe ist die Schaffung einer zur Durchführung des neuen Verfahrens vorteilhaft einsetzbaren Anordnung. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem magnetischen Festkörper örtlich fixierte Domänenwand unter Nutzung des inversen magneto - optischen Gradienteneffektes mit polarisiertem gepulsten Laserlicht beleuchtet wird, wobei die Beleuchtung der Domänenwand in senkrechter Inzidenz bei in der Ebene des Festkörpers magnetisierten Domänen und in schräger Inzidenz im Falle senkrecht zur Festkörperebene magnetisierter Domänen speziell unter Vermeidung eines Wärmeeintrages in den Festkörper vorgenommen wird.

Description

Verfahren und Anordnung zur Anregung von Spinwellen in magnetischen Festkörpern
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Spinwellenanregung in ferro- oder ferrimagnetischen Festkörpern, beispielsweise in einer magnetischen Leiterbahn oder in einem magnetischen Nanodraht. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar zum Signal- und Informationstransport auf der Basis propagierender Spinwellen in elektrischen Schaltkreisen und Bauelementen sowie im Bereich der Realisierung von logischen Schaltungen.
Stand der Technik
Elektronen besitzen neben einer elektrischen Ladung einen Eigendrehimpuls, den so genannten Spin. Das auf diese Weise in einem magnetischen Festkörper bestehende Spinsystem kann durch eine externe pulsierende Energiezufuhr derart angeregt werden, dass sich eine kollektive Bewegung der Spins in Form einer Welle im
Festkörper ausbildet und beispielsweise als Spinwellenpaket fortpflanzt. Dies ist sowohl in elektrisch leitfähigen magnetischen Festkörpern als auch in elektrisch isolierenden magnetischen Festkörpern möglich. Durch sich ausbreitende
Spinwellenpakete, die man auch als Spinwellenstrom interpretieren kann, können Signale und Informationen im Festkörper transportiert werden, was konventionell nur durch elektrische Ströme oder Licht in Lichtleitern (z.B. Glasfasern) realisierbar ist.
Es ist bereits bekannt, Spinwellen mittels magnetischer Wechselfelder anzuregen. Beispielweise wurden dazu an die beiden Enden eines Streifens aus dem
magnetischen Material Ni8iFeig (Permalloy) sinusförmige magnetische Wechselfelder im GHz-Bereich angelegt. Dabei führt die durch den Permalloystreifen gepumpte Energie zur Anregung der Spinwellen (S. J. Hermsdörfer, Untersuchungen zur Wechselwirkung von Spinwellen und Domänenwänden in dünnen magnetischen Strukturen, Dissertation Dezember 2009, S. 70-75, Technische Universität
Kaiserslautern). Bekannt ist auch die Anregung von Spinwellen durch Einwirkung von Mikrowellen auf magnetische Festkörper (M. Rohmer, Untersuchungen an mikrowellenangeregten Spinwellen, Diplomarbeit April 1998, Technische Universität Kaiserslautern).
Bekannt ist weiterhin die Erzeugung von Spinwellen durch die Magnetfeldanregung magnetischer Wirbel und Gegenwirbel in kreisförmig ausgebildeten magnetischen Schichtelementen. Die angeregten Wirbel generieren dabei in einem angekoppelten Nanodraht Spinwellen (US 2008/0231392 A1 ; WO 2007/037625 A1 ).
Weiterhin ist es bekannt, Spinwellen durch die Methode des Spinpumpens in den Festkörper zu übertragen. Dabei wird ein Spindrehmoment, welches aus einer magnetfeld-induzierten Präzessionsbewegung der Magnetisierung herrührt, auf den Spin der Leitungselektronen des magnetischen Festkörpers übertragen. Durch die Nutzung von Metall/Isolator Grenzschichten ist es möglich, damit auch in elektrisch isolierenden magnetischen Festkörpern Spinwellen zu erzeugen (Y. Kajiwara et al., Transmission of electrical Signals by spin-wave interconversion in a magnetic insulator, Nature 464, 2010).
Bei allen diesen bekannten Verfahren wird ein elektrischer Strom in ein Magnetfeld umgewandelt, welches schließlich das Spinsignal erzeugt. Diese Verfahren haben den Nachteil, dass
(i) durch die notwendigen elektrischen Ströme eine oft erhebliche Erwärmung des Bauelementes auftritt,
(ii) durch die indirekte Erzeugung der Spinwellen über elektrische Ströme eine
Zeitverzögerung auftritt, welche die Geschwindigkeit von elektrischen Schaltungen begrenzt und
(iii) der nicht-lokale Charakter der anregenden Magnetfelder sowie eine erforderliche Mindestgröße der Leiterbahnen, in welchen ein elektrischer Strom ein anregendes Magnetfeld erzeugt, einer sehr hohen räumlichen Integrationsdichte der spinwellen- generierenden Elemente entgegensteht. Es ist auch bereits eine Methode zur Anregung von Spinwellen durch einen gepulsten Laserstrahl in austauschgekoppelten Schichten bekannt (Keoki A. Seu, Hailong Huang, and Anne C. Reilly: Ultrafast laser excitation of spin waves by permanent modification of the exchange bias interaction in IRMn/Co, cond-mat.mtrl-sci, 04. Nov. 2005, S. 1 - 5). Die austauschgekoppelten Schichten bilden dabei einen Verbund aus einer ferromagnetischen Schicht und einer antiferromagnetischen Schicht, wobei das Laserlicht insbesondere mit der Grenzschicht des Schichtsystems wechselwirkt.
Ausgenutzt wird hierbei der vom Laserlicht bewirkte Wärmeeintrag in das
Schichtsystem. Der Wärmeintrag verändert die Austauschkopplung zwischen den Schichten, wodurch Spinwellen angeregt werden. Da der Wärmeeintrag zu einer permanenten, nicht reversiblen Veränderung des Materials und damit der
Austauschkopplung führt, kann mit dieser Methode jeweils nur einmalig, d.h. nichtreproduzierbar, ein bestimmter Spinwellentyp angeregt werden.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Spinwellenanregung zu schaffen, mit dem Spinwellentypen des gleichen Typs reproduzierbar in einfach aufgebauten Festkörpern ohne die Nutzung elektrischer Ströme, magnetischer Felder und Wärmeeffekte angeregt werden können. Eingeschlossen in diese Aufgabe ist die Schaffung einer zur Durchführung des neuen Verfahrens vorteilhaft einsetzbaren Anordnung.
Diese Aufgabe wird mit den in den Patentansprüchen enthaltenen Merkmalen gelöst, wobei die Erfindung auch Kombinationen der einzelnen abhängigen Ansprüche im Sinne einer UND-Verknüpfung mit einschließt.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem magnetischen Festkörper örtlich fixierte Domänenwand unter Nutzung des inversen magneto-optischen Gradienteneffektes mit polarisiertem gepulsten Laserlicht beleuchtet wird, wobei die Beleuchtung in senkrechter Inzidenz bei in der Ebene des Festkörpers magnetisierten Domänen und in schräger Inzidenz im Falle senkrecht zur Festkörperebene magnetisierter Domänen vorgenommen wird. Zur Anregung der Spinwellen wird erfindungsgemäß der inverse magneto-optische Gradienteneffekt genutzt. Dabei handelt es sich um eine Umkehr des direkten
Gradienteneffektes, eines magneto-optischen Doppelbrechungseffektes, der von lokalen Änderungen der Magnetisierung hervorgerufen wird. Der direkte
Gradienteneffekt äußert sich als Linienkontrast am Ort einer Domänenwand in einem ferro- oder ferrimagnetischen Material, wenn man die Wand - entsprechend der Symmetrie des Effektes - geeignet in einem optischen Polarisationsmikroskop mit linear polarisiertem Licht beleuchtet (R. Schäfer and A. Hubert, A new magnetooptical effect related to non-uniform magnetization on the surface of a ferromagnet. Phys. Stat. Sol.(a) 118, 271 -288 (1990) und R. Schäfer, C. Hamann, J. McCord, L. Schultz and V. Kambersky, Magnetooptical gradient effect in exchange-biased thin film:
experimental evidence for classical diffraction theory. Submitted to New Journal of Phys. (2010) ). Das am Ort der Domänenwand reflektierte Licht ist dabei oft elliptisch polarisiert.
Die vorliegende Erfindung geht von der Idee aus, den Gradienteneffekt zu invertieren. Erfindungsgemäß wird dazu eine planar-magnetisierte Domänenstruktur senkrecht mit linear polarisiertem Licht beleuchtet, oder eine senkrecht magnetisierte
Domänenstruktur schräg mit linear polarisiertem Licht beleuchtet, welches man eventuell (aber nicht notwendigerweise) vorher mittels eines Phasenschiebers elliptisch oder zirkulär polarisiert. Der dabei auftretende inverse Gradienteneffekt bewirkt bei geeigneter Drehrichtung des einfallenden Lichtes und bei geeigneter Orientierung der Domänenwand entsprechend dem dielektrischen Gesetz des
Gradienteneffektes eine Änderung vorhandener Magnetisierungsgradienten, was sich insbesondere auf vorhandene Domänenwände auswirkt. Am Ort einer Domänenwand wird eine Gradientenänderung dadurch hervorgerufen, dass sich die Magnetisierung in unmittelbarer Umgebung der Wand etwas dreht. Dadurch werden zu beiden Seiten der Wand Spinwellen ausgelöst, die sich dann von der Wand weg im ferro- oder ferrimagnetischen Festkörper ausbreiten.
Ein wesentliches Merkmal für die Nutzung des inversen magneto-optischen
Gradienteneffektes und damit für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass die mit dem polarisierten gepulsten Laserlicht beleuchtete Domänenwand in dem magnetischen Festkörper örtlich fixiert ist. In der Regel sind Domänenwände bekanntlich nicht fixiert, sondern relativ leicht beweglich. Die vorliegende Erfindung beinhaltet zweckmäßige technische Maßnahmen zum Fixieren der Domänenwand im Festkörper.
Ein weiteres wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die örtlich fixierte Domänenwand unter Vermeidung eines Wärmeeintrages in den Festkörper mit dem polarisierten gepulsten Laserlicht beleuchtet wird. Die Bedingung der
Vermeidung eines Wärmeeintrages in den Festkörper kann in zweckmäßiger Weise mittels der Wahl der Wellenlänge, der Pulsdauer und/oder der Fluenz des gepulsten Laserlichtes realisiert werden.
Gemäß der Erfindung wird zur Beleuchtung des Festkörpers linear polarisiertes, elliptisch polarisiertes oder zirkulär polarisiertes gepulstes Laserlicht verwendet.
Das Laserlicht kann ein gepulster Laserstrahl mit einer Pulsdauer im Picosekunden- oder Femtosekundenbereich sein.
Die Polarisationsrichtung oder der Polarisationsdrehsinn des Laserstrahls kann während der Beleuchtung gewechselt werden.
Als magnetischer Festkörper wird ein ferro- oder ferrimagnetisches Material verwendet, in dem die mit dem Laserlicht beleuchtete Domänenwand durch eine Materialbearbeitung mittels einer Prägung oder Abbiegung des Festkörpers oder durch eine lokale Veränderung der magnetischen Eigenschaften mittels
Ionenimplantation oder mittels Eintempern der Domänenwand mittels einer
Wärmebehandlung örtlich fixiert ist.
Erfindungsgemäß erfolgt zur Erzeugung von Spinwellen mit unterschiedlicher
Charakteristik die Beleuchtung auf Domänenwände mit dementsprechend
unterschiedlichem Charakter, nämlich einer örtlich fixierten Domänenwand mit Neelcharakter oder mit Stachelwandcharakter oder mit Blochcharakter oder mit asymmetrischem Blochcharakter oder mit Wirbelcharakter. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Anregung von Spinwellen in einem magnetischen Festkörper enthält eine Pulslaserquelle zur Beleuchtung einer in einem Festkörper örtlich fixierten Domänenwand mit einem polarisierten Laserstrahl, wobei die Pulslaserquelle ein Femtosekunden- oder Pikosekundenlaser ist.
Erfindungsgemäß ist im Laserstrahl eine Einrichtung zur Veränderung der Polarisation des Laserstrahls angeordnet. Diese Einrichtung kann ein Phasenschieber sein, mit dem eine lineare oder elliptische oder zirkuläre Polarisation des Laserlichtes eingestellt werden kann.
Erfindungsgemäß ist im Laserstrahl auch eine Einrichtung zur Veränderung des Fokusses des Laserstrahls angeordnet.
Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, dass der Laserstrahl mittels einer schwenkbar ausgebildeten Pulslaserquelle oder mittels einer Spiegelanordnung in senkrechter oder in schräger Inzidenz auf die Oberfläche des Festkörpers richtbar ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren weist gegenüber dem Stand der Technik mehrere Vorteile auf.
Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass Spinwellen optisch durch Beleuchtung mit einem gepulsten Laser angeregt werden. Dadurch sind keine elektrischen Ströme zur Magnetfelderzeugung erforderlich und es entfällt die den bekannten Lösungen anhaftende nachteilige Erwärmung infolge des Stromdurchflusses. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch die direkte Art der Anregung die dem Stand der Technik anhaftenden Zeitverzögerungen wegfallen. Vorteilhaft ist weiterhin, dass keine elektrischen Leiterbahnen zur Spinwellenerzeugung erforderlich sind. Die elektrischen Schalt- und Logikkreise können dadurch weniger komplex gestaltet werden und es ist eine höhere Integrationsdichte möglich.
Gegenüber der bekannten Methode zur Spinwellenanregung, bei der durch einen gepulsten Laserstrahl die Austauschkopplung an der Grenzschicht von
austauschgekoppelten Schichtsystemen mittels Wärmeeintrag modifiziert wird, hat die vorliegende Erfindung ebenfalls Vorteile. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass Schichtsysteme nicht erforderlich sind, da erfindungsgemäß die Spinwellen in
Einfachschichten erzeugt werden. Hinzu kommt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf Wärmeeffekte für die Spinwellenerzeugung angewiesen ist, welche zudem zu permanenten Änderungen des Materials führen. Erfindungsgemäß werden die
Spinwellen rein optisch, also völlig athermisch erzeugt. Auf Grund der Tatsache, dass bei der vorliegenden Erfindung keine permanente Änderung des Materials eintritt, wird das Verfahren nicht auf die einmalige Anregung nur eines bestimmten Spinwellentyps fixiert.
Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung zeigen
Fig. 1 : die Prinzipdarstellung einer Anordnung zur Anregung von Spinwellen
magnetischen Spinwellenleiterbahn,
Figur 2: drei Beispiele von weiteren zur Spinwellenanregung geeigneten
magnetischen Spinwellenleiterbahnen.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung dient zur Anregung von Spinwellen in einem aus einem ferromagnetischen Material bestehenden Festkörper, der eine
Spinwellenleiterbahn 1 ist. Bei dem ferromagnetischen Material handelt es sich um NisiFei9 (Permalloy).
Die Spinwellenleiterbahn 1 und weist eine örtlich fixierte Domänenwand 2 auf, welche zwei senkrecht zueinander magnetisierte Domänen trennt. Die örtliche Fixierung der Domänenwand ist hierbei mittels Ionenimplantation vorgenommen worden.
Die Pulslaserquelle 3 erzeugt einen gepulsten Laserstrahl mit einer Pulsdauer im Picosekundenbereich, mit dem die örtlich fixierte Domänenwand 2 beleuchtet wird.
Die Pulslaserquelle 3 ist mittels einer in der Zeichnung nicht dargestellten
mechanischen oder optischen Vorrichtung über einen Winkel 4 schwenkbar
ausgeführt. Damit wird der Laserstrahl in senkrechter Inzidenz im Falle der im Beispiel vorliegenden parallel zur Spinwellenleiterbahnebene magnetisierten Domänen oder in schräger Inzidenz bei senkrecht zur Ebene der Spinwellenleiterbahn magnetisierten Domänen auf die Domänenwand ausgerichtet.
Im Laserstrahl weist die Anordnung eine erste Einrichtung 5 zur Veränderung der Polarisation des Laserstrahls auf, welche ein Phasenschieber ist, mit dem eine elliptische oder eine zirkuläre Polarisation des Laserlichtes eingestellt werden kann.
Außerdem weist die Anordnung im Laserstrahl noch eine zweite Einrichtung 6 auf, mit der der Fokus des Laserstrahls verändert werden kann.
Mit dem polarisierten gepulsten Laserlicht erfolgt an der in der Spinwellenleiterbahn 1 örtlich fixierten Domänenwand 2 ein dosierter Energieeintrag, der eine kollektive Bewegung der am Ort der Domänenwand in der Leiterbahn vorhandenen Spins in Form einer Welle auslöst, der aber so dosiert ist, dass er keinen Wärmeeintrag verursacht. Dabei findet faktisch eine Umkehr des bekannten magneto-optischen Gradienteneffektes statt.
Die Bedingung der Vermeidung eines Wärmeeintrages in den Festkörper wird mittels der Wahl der Wellenlänge, der Pulsdauer und/oder der Fluenz des gepulsten
Laserlichtes realisiert.
Die erzeugte Spinwelle wird vorteilhaft zum Signal- und Informationstransport in der Spinwellenleiterbahn 1 genutzt. Die in Fig. 2 dargestellten Spinwellenleiterbahnen bestehen aus ferro- oder ferrimagnetischem Material und weisen jeweils eine örtlich fixierte Domänenwand 2 auf. Bei der oberen Spinwellenleiterbahn ist die örtliche Fixierung der
Domänenwand 2 mittels einer Prägung realisiert. Bei der darunter dargestellten Spinwellenleiterbahn ist die örtliche Fixierung der Domänenwand 2 in einfacher Weise mit Hilfe einer Abbiegung realisiert. Bei der unteren Spinwellenleiterbahn ist die
Domänenwand 2 in einem kreisscheibenförmig geformten Ende der Leiterbahn fixiert.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Anregung von Spinwellen in magnetischen Festkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass eine in einem magnetischen Festkörper örtlich fixierte Domänenwand unter Nutzung des inversen magneto-optischen
Gradienteneffektes mit polarisiertem gepulsten Laserlicht beleuchtet wird, wobei die Beleuchtung in senkrechter Inzidenz bei in der Ebene des Festkörpers magnetisierten Domänen und in schräger Inzidenz im Falle senkrecht zur Festkörperebene magnetisierter Domänen vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die örtlich fixierte Domänenwand unter Vermeidung eines Wärmeeintrages in den Festkörper mit dem polarisierten gepulsten Laserlicht beleuchtet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedingung der Vermeidung eines Wärmeeintrages in den Festkörper mittels der Wahl der Wellenlänge, der Pulsdauer und/oder der Fluenz des gepulsten Laserlichtes realisiert wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung des Festkörpers linear polarisiertes, elliptisch polarisiertes oder zirkulär polarisiertes gepulstes Laserlicht verwendet wird.
5. Verfahren nach einem oder mehren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Beleuchtung ein gepulster Laserstrahl mit einer Pulsdauer im Picosekunden- oder Femtosekundenbereich verwendet wird.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass die Polarisationsrichtung oder der Polarisationsdrehsinn des Laserstrahls während der Beleuchtung gewechselt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass als magnetischer Festkörper ein ferro- oder
ferrimagnetisches Material verwendet wird.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Festkörper verwendet wird, in dem die mit dem Laserlicht beleuchtete Domänenwand durch eine Materialbearbeitung mittels einer Prägung oder Abbiegung des Festkörpers oder durch eine lokale
Veränderung der magnetischen Eigenschaften mittels Ionenimplantation oder mittels Eintempern der Domänenwand mittels einer Wärmebehandlung örtlich fixiert ist.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass zur Erzeugung von Spinwellen mit unterschiedlicher Charakteristik die Beleuchtung erfolgt auf Domänenwände mit
dementsprechend unterschiedlichem Charakter, nämlich einer örtlich fixierten Domänenwand mit Neelcharakter oder mit Stachelwandcharakter oder mit Blochcharakter oder mit asymmetrischem Blochcharakter oder mit
Wirbelcharakter.
10. Anordnung zur Anregung von Spinwellen in einem magnetischen
Festkörper (1 ), gekennzeichnet durch eine Pulslaserquelle (3) zur
Beleuchtung einer in einem Festkörper (1 ) örtlich fixierten Domänenwand (2) mit einem polarisierten Laserstrahl, wobei die Pulslaserquelle ein Femtosekunden- oder Pikosekundenlaser ist.
1 1 .Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Laserstrahl eine Einrichtung (5) zur Veränderung der Polarisation des Laserstrahls angeordnet ist.
12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (5) zur Einstellung der Veränderung der Polarisation des
Laserstrahls ein Phasenschieber für die Einstellung einer linearen oder elliptischen oder zirkulären Polarisation des Laserlichtes ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Laserstrahl eine Einrichtung (6) zur Veränderung des Fokusses des Laserstrahls angeordnet ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl mittels einer schwenkbar ausgebildeten Pulslaserquelle oder mittels einer Spiegelanordnung in senkrechter oder in schräger Inzidenz auf die Oberfläche des Festkörpers (1 ) richtbar ist.
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