抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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スピン波遅延線とマイクロ波増幅器から成るフィードバックループの形での能動リング共振器(ARRs)は,駆動減衰系(例えば,[1-5])における非線形動力学の研究に広く用いられている。最近,光遅延線[6~8]を持つ光電子フィードバックループを用いて,スペクトル的に純粋で低雑音のマイクロ波(MW)信号の発生が観測された。このような方式の利点は,光ファイバの長さ(9)によって定義される超高Q値を達成することにある。フェライト導波路と高Q光学記憶素子の閉ループにおける接続は,非線形効果を調べる新しい機会を開くことが物理的に明らかである。本研究の目的は,結合スピン波/光学ARRにおける高Q光学素子により増強されたスピン波非線形性に起因して現れるフォルドバ効果を研究することである。考慮したARRスキームは,Fig1で示されるように,スピン波遅延線,マイクロ波減衰器,マイクロ波増幅器,電気光学変調器,光ファイバ,マイクロ波光検出器からなる。この方式では,外部レーザからの光を変調器に導入し,回路をリングに閉じる。光電子発振器[9]のようなこのリングは,マイクロ波増幅が損失を補償する場合にMW自己発生に始まる可能性がある。自己発生に先行する領域において,高Qリングで循環する信号の振幅は共鳴周波数で著しく増加し,スピン波の非線形特性によって決定される非線形現象閾値を超える。それは共振周波数シフトとフォルドバ効果としてそれ自身を明示する。典型的なスピン波ARRと比較して調べたARRの重要な特徴は,はるかに高いQ値である。これは,光遅延線がスピン波ARRの非線形波動特性に影響することを意味する。したがって,提案したARRの「ハイブリッド性質」はそれ自身を証明する。高Q光学素子を用いたスピン波ARRにおけるフォルドバ効果を調べるために実験を行った。スピン波遅延線は,イットリウム鉄ガーネット5μm厚膜と4mmで分離した2個のマイクロストリップ変換器から成っていた。YIG膜は,2630Oeの磁場によりその表面に垂直に磁化された。ARRの光学部品は,市販の素子:1.55μmの光放射を与えるレーザ,10GHzの電気光学Mach-Zehnder変調器,100mの長さの単一モードファイバ,10GHzの光検出器から構成されている。増幅器利得の増加により,全ての共振周波数の110kHzによる非線形の偏移が生じ,より大きな非線形周波数シフトに対して,フォルドバ不安定性が起こることが分かった。フォルドバ効果の発展を説明するために,自己発振閾値以下の-9dBと-1dBで測定された共鳴ピーク形状を,それぞれ,固体青色線と固体赤色線により図2で示した。ARRにおけるフォルドバ効果の基礎となる物理をより良く理解するために,理論モデルを開発した。最初に,キャリアスピン波に対する非線形分散関係を,静的磁化の循環信号の振幅への依存性を考慮した線形分散関係から導出した。この振幅は入力信号の振幅と調べたARRの透過係数の積として決定した。次に,周波数の関数としての波動数を,非線形分散関係から数値的に計算した。線形透過係数へのその置換は,ARRの非線形伝送特性(NTC)をもたらした。得られたNTCを用いて実験結果(図2)と比較し,理論的および実験的結果が良く一致することを示した。結論として,スピン波オプトエレクトロニックARRの共鳴スペクトルの理論モデルを,フェライト膜の分散と非線形特性の両方を考慮して開発した。数値シミュレーションの結果は実験で測定した透過特性と良く一致した。開発された理論は,高Q光学素子を含むARRに含まれる強磁性膜の非線形スピン波特性により発展するフォルドバ効果を調べる可能性を与える。本研究は,ロシア連合の文部省(一致14.575.21.0157,独特の識別子RFMEFI57517X0157)によって支持された。Copyright 2018 The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】
