钇铁石榴石 | YIG sphere - YIG球

为什么选择磁振精密?

YIG材料的前世今生

1956年, 来自贝尔实验室的 Bertaut 和 Forrat 首次合成了YIG晶体。

美国物理学家Charles Kittel(1916-2019) 所著《固体物理学导论》(Introduction to Solid State Physics)是中第一本集大成之作。 Kittle把YIG比作磁性材料的“果蝇”(the fruitfly of magnetism)[1], 犹如遗传学之父 摩尔根 通过果蝇了解了遗传定律,YIG的简单立方晶格结构、明确的化学成分以及微波频段下超低的磁性损耗,使得它特别适合研究自旋波、磁光效应和静磁特性。

自YIG材料发现以来,YIG就被广泛应用于YIG微波器件,与电磁铁线圈或者永磁铁相配合,其中包括快速可调、互易、非互易 的 YIG带通滤波器、YIG带阻滤波器、YIG调谐振荡器还有 频率合成器。 应用频段通常在3GHz-50GHz之间。 商业器件的设计需要仔细定位和精准的温度控制。 早期的 频谱分析仪 和 网络矢量分析仪 都依赖YIG器件[2] [3] [4]

高质量单晶YIG大都使用区熔法生长。破碎成小块后使用宝石级别的球磨机进行长达几个星期的抛光直到表面粗糙度小于200纳米。 而后YIG进行参数保密的退火处理,进一步提升其品质因数(Q值>200) 。 我们的产品被证明和民用市场主导者MicroLambda Wireless使用的YIG有着相同品质,与德国的Matesy的球体相比有着成本优势。

前沿:实验与灵感

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谷歌学术中的“YIG Sphere”统计

1956年YIG材料发现以来,1950-2000年为平稳发展期、2000-2010年为线性增长期、2010年以后呈指数快速增长趋势。 2021年有超过600篇文章。2024年全年提及YIG球体的科研文章破千,达1240篇。数据可供下载。 Graph by Yutong (2024.01 updated, 2022.08 created)

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光泵浦诱导磁子态(PIM)

2023年首次发现一种全新的磁共振模式——pump-induced magnon mode可以产生无电子噪声的频率梳,伴随着巨大的应用潜力。 2024年又发现通过奇异点能大幅增强该现象,使得低功率下的频率梳高度可调。 Phys.Rev.Let. 130.4 (2023): 046705. & Nature Physics (2024): 1-6.

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增益驱动的磁极化子

2017年开始,用反馈电路产生增益的磁极化子开始成为明星课题。其中观察到了磁振子五胞胎模式、宏观尺度的相干/耗散耦合、 类范德波尔的极化子自震荡、磁子-光子同步以及相干微波放大等有趣现象。 Phys.Rev.Let. 130.14 (2023): 146702. etc...

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磁振子自旋电子学

磁振子是量子化的自旋波。自旋流比电流可携带、传输和处理更多信息。磁子与自旋波结合可克服现代电子学的欧姆损耗。非线性相互作用的逻辑电路可以设计得更小。 Chumak, Andrii V., et al. "Magnon spintronics." Nature physics 11.6 (2015): 453-461.

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腔-磁振子动力学

辐射压力和电致伸缩力与电磁场耦合,呈现出声子-磁子耦合。 Zhang, Xufeng, et al. "Cavity magnomechanics." Science advances 2.3 (2016): e1501286.

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非线性磁振子中的双稳态

磁振子中由于克尔效应,观测到磁子-极化激元双稳态。为后来的非线性及混沌现象开辟了道路。 Wang, Yi-Pu, et al. "Bistability of cavity magnon polaritons." Physical review letters 120.5 (2018): 057202.

谁选择了我们?

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山东大学

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上海科技大学

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浙江大学

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中国科学院

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华中科技大学

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兰州大学

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清华大学

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曼尼托巴大学