Original title: Měření koherentně excitovaných spinových vln v tenkých vrstvách yttrito-železitého granátu pomocí metody Mie-BLS
Translated title: Mie-enhanced microfocused Brillouin light scattering experiments on coherently excited spin waves in thin Yttrium-Iron-Garnet films
Authors: Krčma, Jakub ; Flajšman, Lukáš (referee) ; Urbánek, Michal (advisor)
Document type: Master’s theses
Year: 2026
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [eng] [cze]
Spinové vlny (magnony) mají vysoký potenciál pro energeticky úsporné informační technologie. Realizace prakticky využitelných zařízení však vyžaduje jejich miniaturizaci až do nanometrového měřítka. Studium tohoto režimu je tradičně omezeno přibližně 300nm difrakčním limitem běžných laboratorních optických metod. Ačkoliv spektroskopie fokusovaného Brillouinova rozptylu světla zesíleného Mieho rezonancemi toto omezení překonává, dosud byla ověřena pouze na kovových vrstvách se silným magnetickým tlumením. V této práci kombinujeme Mieho detekční mřížky s převodníky mikrovln na spinové vlny, čímž umožňujeme koherentní excitaci a optické zobrazení nanometrových spinových vln v tenkých vrstvách nízkotlumicího yttrito-železitého granátu (YIG). Demonstrujeme generování a šíření spinových vln o vlnové délce až 180 nm ve 100 nm tlusté vrstvě YIG. Představená metodologie umožňuje přímé mapování koherentně buzených spinových vln v materiálu vhodném pro magnonické aplikace a otevírá cestu k rychlému prototypování a charakterizaci nanoskopických magnonických součástek. Spin waves (magnons) offer a promising pathway toward low-power, wave-based computing, yet realizing competitive devices requires miniaturization to nanoscale wavelengths. Studying this regime is traditionally hindered by the approximately 300 nm resolution limit of standard lab-based optical techniques. While Mie-enhanced micro-focused Brillouin light scattering spectroscopy surpasses this detection limit, it has previously only been validated on high-damping metallic films. Here, we integrate Mie detection gratings with microwave-to-spin-wave transducers to achieve simultaneous coherent excitation and optical imaging of nanoscale spin waves in low-damping yttrium iron garnet (YIG) thin films. With our fabricated structures, we demonstrate the generation and propagation of spin waves with wavelengths down to 180 nm in a 100 nm-thick YIG film. Ultimately, this methodology provides a fully tabletop, wavelength-selective tool capable of directly mapping spin-wave dynamics in a device-relevant material, enabling rapid prototyping and characterization of magnonic devices at previously inaccessible wavelengths.
Keywords: Brillouinův rozptyl světla; koherentní buzení; magnonika; Mieho rezonance; nanofotonika; spinové vlny; yttrito-železitý granát; Brillouin light scattering; coherent excitation; magnonics; Mie resonances; nanophotonics; spin waves; yttrium iron garnet

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/259962

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-776849


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Master’s theses