Directional control of spin-wave emission by spatially shaped light

空間的に形状制御した光によるスピン波放射の方向制御

佐藤 琢哉*; 照井 勇輝*; 守谷 頼*; Ivanov, B. A.*; 安藤 和也*; 齊藤 英治; 志村 努*; 黒田 和男*

Sato, Takuya*; Terui, Yuki*; Moriya, Rai*; Ivanov, B. A.*; Ando, Kazuya*; Saito, Eiji; Shimura, Tsutomu*; Kuroda, Kazuo*

将来のスピントロニクス技術においてスピン波はジュール発熱のない情報キャリアとして期待されている。スピン波放出の方向制御はスイッチングデバイスを実現するのに必要とされてきた。われわれは、円偏向の形状制御したパルス光を利用した制御方法について提案する。磁性体上に集光されたパルス光は逆Faraday効果によってスピン波を生成する。このスピン波の波数分布は集光パルスの空間強度分布によって決定される。この技術の原理を理論的にまた実験的に示し、エネルギーの流れる方向を、楕円状パルス光の長軸方向を磁場に平行又は垂直にすることで、制御することに成功した。

In future spintronics it is anticipated that spin waves will function as unique information carriers that are free from Joule heating. Directional control of spin-wave emission has been desired for the realization of switching devices. Here, we propose a promising technique that makes use of a spatially shaped light pulse with circular polarization. Focusing this light pulse on a magnet generates spin waves via the inverse Faraday effect. Moreover, the wave number distribution of the spin waves is determined by the spatial intensity distribution of the light spot. We demonstrate the principle of this technique both theoretically and experimentally. We successfully control the direction of the energy flow by shaping the light spot into an ellipse, with its major axis parallel or perpendicular to the magnetic field.