一维线性函数磁振子晶体

利用平面波展开法计算了一维线性函数磁振子晶体和常规磁振子晶体自旋波的带结构.计算结果表明,函数磁振子晶体与常规磁振子晶体的带结构有明显区别,且一维线性函数磁振子晶体带隙的数目和宽度均随磁参数的变化而发生改变.因此,可以通过改变参数对一维函数磁振子晶体的带结构进行调节.     

二维三组元局域共振磁振子晶体带隙结构的优化

采用平面波展开法,数值计算了二维三组元磁振子晶体的带结构、磁化强度场分布以及自旋波的态密度.研究表明,磁振子晶体带隙的产生机制为局域共振机制,而非布拉格散射机制,通过调节单散射体的共振结构,不仅能够使自旋波在低频范围内产生完全带隙,而且可实现自旋波带隙的优化.     

二维二组元磁振子晶体薄板带结构的计算

采用平面波展开法,数值计算了由钴(Co)方柱正方排列于坡莫合金(Py)中构成的二维二组元磁振子晶体薄板的自旋波能带结构,其中外加磁场方向平行于薄板平面.计算结果表明,自旋波的传播强烈依赖于外加磁场的方向,可分为向后体静磁体波和类Damon-Eshbach波2种情况.在所考虑的磁振子晶体薄板结构中没有完全带隙产生,但沿外磁场方向传播的向后体波有部分带隙打开.     

二维嵌套复式晶格磁振子晶体带结构的计算

基于基元替代法的思想,提出一种复式晶格结构的磁振子晶体模型,该模型用小尺寸的铁圆柱阵列替代简单正方晶格中的每个单圆柱基元,构成二维嵌套复式正方周期结构的磁振子晶体,并导出这种磁振子晶体的结构因子表达式.以氧化铕基底材料为例,通过数值计算自旋波在晶体中的带结构,研究了带隙宽随体积填充的变化行为.结果表明,嵌套复式晶格磁振子晶体在体积填充率不变的情况下,产生的低频带隙比简单晶格磁振子晶体的带隙要宽,从而达到优化和调节带隙结构的目的.     

二维嵌套复式三角晶格磁振子晶体的带隙结构

首先构造了二维嵌套复式三角晶格的磁振子晶体模型,其散射体由2个相切的大小相同的铁磁材料圆柱体构成,它们按照一定晶格常数三角排列在另一种铁磁材料基底中;其次,发展了可用于数值计算研究自旋波在嵌套复式三角晶格磁振子晶体中本征性质的平面波展开法.以2个相切的铁圆柱代替原来简单三角晶格中的1个铁圆柱,再以三角点阵排列在氧化铕基底材料中构成的二维嵌套复式三角晶格磁振子晶体为研究对象,通过数值计算自旋波在其中的带结构,研究了带隙宽随体积填充的变化行为,并与简单三角晶格的带隙结构进行比较.结果表明,嵌套复式三角晶格的磁振子晶体可以在更低的体积填充率下产生带隙,并且能够在更高频的情况下产生较宽的带隙,从而达到带隙优化的目的,为实现自旋波的可控操作提供了一种方案.     

填充率对类石墨烯结构磁振子晶体狄拉克点的影响

提出了类石墨烯结构的磁振子晶体模型,它是由铁(Fe)圆柱按照石墨烯结构(蜂窝状结构)排列在氧化铕(EuO)基底材料中构成的一种二维周期结构磁性复合材料系统。接着利用本课题组提出的改进平面波展开法,数值计算研究了磁振子带结构。结果表明,在一定的体积填充率下会有自旋波带隙的出现,同时由于类石墨烯结构的对称性,在布里渊区K点处出现了磁振子狄拉克点。磁振子是不同于光子和声子的又一种玻色子,人工磁振子晶体中狄拉克点的发现不仅丰富了凝聚态拓扑物理学的研究内容,同时有望为微波领域内的自旋波拓扑器件的制作提供思路和理论基础。     

二维Honeycomb-kagome结构磁振子晶体中的狄拉克点与平带

在蜂窝(Honeycomb)结构磁振子晶体模型的基础上，提出了Honeycomb-kagome结构的二维磁振子晶体模型，它是由铁(Fe)圆柱按照Honeycomb-kagome结构排列在氧化铕(EuO)基底材料内构成的一种二维周期结构磁性复合材料系统。利用课题组提出的改进平面波展开法，数值计算研究了该系统里的磁振子带结构。结果表明，只要满足散射体密排即各Fe圆柱边缘相切的条件，在布里渊区K点处就会产生磁振子狄拉克点，通过调节不同密排圆柱体的半径比可以实现间接调控狄拉克点频率位置的目的。此外，在相切圆柱半径比相差较大情况下，会有磁振子平带现象的出现，这是不同于晶体中杂质态的一种拓扑局域态，是自旋波在Honeycomb-kagome结构中高度干涉叠加而形成。本文对磁振子狄拉克点的产生、调控和拓扑平带的研究，不仅拓展了凝聚态拓扑物理的研究内容，同时可为人工磁振子晶体应用于自旋波拓扑器件制作材料领域提供理论依据和一个平台。     

具有Kagome结构磁振子晶体中平带及带隙的研究

提出了一种具有Kagome结构的磁振子晶体模型，由铁(Fe)圆柱排列在氧化铕(EuO)基底中构成.利用平面波展开法，对磁振子晶体带结构做数值计算.研究发现，体积填充率一定时磁振子晶体有平带、狄拉克点和带隙出现，并且随着体积填充率的不断变化，平带的位置和数目以及带隙的位置和宽度均发生了变化.人工磁振子晶体中平带的发现完善了凝聚态物理学拓扑的研究内容，也可为局域性滤波器件的制作提供思路和理论基础.     

二维弯曲型线缺陷磁振子晶体的缺陷态性质

在磁振子晶体中首次引入弯曲型的线缺陷结构,利用超原胞近似下的平面波展开法,数值计算了由铁(Fe)圆柱正方排列于氧化铕(EuO)基底材料中构成的二维弯曲型线缺陷磁振子晶体的带结构和缺陷模的磁化强度场分布,研究了磁振子晶体中弯曲线缺陷结构的缺陷态性质.     

一维周期结构中弹性波的色散关系研究

分别采用3种方法,即分别基于连续统力学、晶格动力学（单弹簧振子）和多弹簧振子模型,对一维层合结构中的弹性波传播问题进行了研究,分析了一维声子晶体中SH波的色散关系与带隙结构．作为算例,计算了钨／天然橡胶声子晶体的剪切波传播特性,得到了一、二带隙起始、截止频率,对比了3种方法的计算结果．     

利用自旋动力学研究面心立方铁磁晶体自旋波的解析解

只考虑到第三近邻自旋相互作用情况下,利用自旋动力学求解了三维面心立方体铁磁晶体磁振子谱(自旋波谱)的解析解.次近邻交换积分J2与最近邻交换积分J1的比η=J2/J1值越大,第三近邻交换积分J3与最近邻交换积分J1的比γ=J3/J1值越大,面心立方铁磁系统中磁振子能量越大,并且磁振子能谱主要被最近邻交换积分J1所决定.磁振子能量随波矢k的增加而增大,但是在BZ区的X点处的磁振子能量与η无关,这说明在X点处磁振子能量与次近邻交换积分J2无关,与最近邻交换积分J1相关和第三近邻交换积分J3相关.因此,对于三维面心立方铁磁晶体的磁激发而言,为了能够更加真实地反映其磁激发,至少得考虑到第三近邻交换积分J3.     

铁磁-绝缘层-d波超导结中的自旋电流

考虑到铁磁层中的磁交换作用,以及绝缘层中的粗糙散射、自旋反转和磁散射效应,通过求解Bogoliubov-de-Gennes(BdG)方程,计算铁磁-绝缘层-d波超导结中的自旋电流.研究表明:粗糙界面散射可使自旋流增强,而自旋反转和磁散射效应能抑制自旋流.     

Checkerboard模型中的磁振子霍尔效应

在一些铁磁绝缘体中,由于Dzyaloshinskii–Moriya(DM)相互作用的存在,会出现磁振子霍尔效应,即如果在横向施加一个温度梯度,在纵向上会有热流产生.对Checkerboard模型中可能存在的磁振子霍尔效应做了讨论,通过对角化沿横向取周期边界条件,纵向自由边界条件的体系的哈密顿量确定了该体系中存在受拓扑保护的边缘态,并且根据磁振子的半经典运动方程,计算了纵向热导率随温度的变化曲线.这些结果对于实验上寻找新的具有磁振子霍尔效应的体系及其在自旋电子学上的应用具有一定的积极贡献.     

铁磁中新激发态和形成机制

文章介绍铁磁体中磁化强度运动的新激发态和形成机制,包括Akhmediev呼吸子、Kuznetsov-Ma孤子和怪波。在各向同性情况下,Landau-Lifshitz方程存在自旋波解和精确孤子解,在自旋波背景下激发磁孤子的过程,就形成了磁振子介导的自旋转移力矩。通过达布变换,给出了磁呼吸子的空间周期过程和自旋波背景的局域化过程,在极限情况下,首度得到磁化强度的精确怪波形式,并阐明其形成机制。为了明确上述激发态的相图,利用稳定性分析的方法得到自旋波的不稳定条件,发现不稳定区域就是磁振子介导的自旋转移力矩发生作用的区域,并且发现不稳定区域与Akhmediev呼吸子、Kuznetsov-Ma呼吸子和怪波之间的关系,并给出详细相图,验证了理论结果。     

二维非对称复式磁振子晶体带隙结构

提出一种非对称结构复式磁振子晶体模型,采用两种尺寸不同的柱状铁圆柱排列在氧化铕基底中.通过对第二个铁圆柱体(B)位于基底位置的调节,打破其在以往研究中对称排列结构,使其非对称填充在基底材料中.因这种不对称构型在第一布里渊区不可约,有必要在全部第一布里渊区内对带隙结构进行计算,研究非对称结构对磁振子晶体带隙结构的影响.同时,与未填充这个铁圆柱(B)时单圆柱方晶格的带隙结构进行比较.结果表明,在非对称度越高的位置填充铁圆柱体(B)将会有越多的带隙被打开,进而达到带隙优化的目的.     

激光对磁振子压缩态的作用

压缩态的量子起伏低于相干态相应的量子起伏．同声子和光子比较，自旋波的元激发——磁振子，也属于玻色子；在粒子数表像中，磁振子的哈密顿量在形式上与光子和声子的哈密顿量相似，因而磁振子的压缩态是可能存在的．通过测量在激光场下自旋分量的量子涨落，可以获得材料的性能参数．     

基于声子晶体理论的导线防舞方法及数值验证

为了解决特高压输电线路的减振防舞问题,保证线路安全,基于声子晶体局域共振理论,研究了多振子导线的减振效果.从导线的振动微分方程出发,应用传递矩阵法给出了无限周期结构的多振子导线在低频振动中的带隙结构,表明低频振动带隙的存在.以四分裂导线为例,采用有限元法计算了有限长无振子导线和多振子导线两种不同结构的振动频率响应.计算结果表明,在低频范围内多振子导线相对于无振子导线具有显著的减振效果,理论研究与仿真计算结果吻合较好.声子晶体理论为导线的减振防舞提供了一种新的途径.     

具有磁电效应的A类反铁磁系统的自旋波理论

自旋波理论通常用来研究低温下各类铁磁、反铁磁的磁性质 .运用自旋波理论 ,考虑外电场作用下产生的磁电效应 ,研究了A类反铁磁系统在主要高对称性方向的自旋波频谱以及由于磁电效应而发生的改变 .发现磁电效应电场的作用相当于一个虚构的磁场 ,能够引起自旋波能谱的分裂     

铁磁-超导体系中磁振子的非经典效应

性能互补的物理体系所构成的混合量子系统集合了不同量子体系的优势,比单一量子系统更适合执行特定的任务.近期,基于磁振子的混合系统以其独特的优势为量子信息科学提供了一系列优质平台.磁振子是磁性材料集体激励所产生的自旋波量子,具有高自旋密度、低耗散速率以及易于调控等优点,并且可以与微波光子、光学光子、声子、超导量子比特等不同的量子体系耦合,展现出良好的兼容性和可扩展性.磁振子与超导量子比特所构成的铁磁-超导系统,集合了磁振子与超导量子比特的互补优势,在理论和实验上得到了广泛研究.本文综述了量子光学领域中铁磁-超导量子系统的发展过程及研究进展,并对该领域的未来发展方向进行展望.     

二维函数光子晶体不同函数形式对带隙结构的调控

用平面波展开法研究二维函数光子晶体介质柱介电常数不同的线性函数形式对横电(TE)波和横磁(TM)波带结构的影响. 数值计算结果表明: 二维函数光子晶体比二维常规光子晶体的带隙更宽; 通过变换介质柱介电常数不同的线性函数形式可使二维函数光子晶体的带隙个数、位置和宽度均发生变化, 从而实现对二维函数光子晶体带隙的调节.