Contrôler les ondes de spin grâce à la non-réciprocité magnétique
Dans le cadre du projet ciblé SWING du Programme de Recherche SPIN, des chercheurs issus de plusieurs laboratoires ont mis en évidence des caustiques d’ondes de spin non réciproques dans un film de YIG. Leurs travaux, intitulés « Shaping nonreciprocal caustic spin-wave beams », ont été publiés le 10 février 2026.
Les caustiques sont des motifs d’interférence en champ proche complexes et difficiles à contrôler, présents dans un large éventail de systèmes physiques. Le terme « caustiques » est couramment utilisé pour décrire la concentration de rayons lumineux due à la réflexion ou à la réfraction au sein d’un système hétérogène. En matière condensée, les effets caustiques sont liés à l’anisotropie de la dispersion d’un système homogène, où la direction de la vitesse de groupe et celle du vecteur d’onde ne coïncident pas. Ils se caractérisent généralement par une propagation d’ondes réciproque, à savoir que les ondes transmises d’une source à un récepteur sont les mêmes si on intervertit source et récepteur.
Ces travaux combinent la non-réciprocité inhérente d’un système magnonique à sa dispersion hautement anisotrope pour façonner l’émission non réciproque de faisceaux d’ondes de spin de type caustique dans un film étendu de grenat yttrium fer (YIG) à partir d’une constriction dans un guide d’ondes.
Un modèle de diffraction en champ proche est premièrement introduit pour étudier la formation de faisceaux d’ondes de spin dans des films minces magnétiques homogènes, validé par des simulations micromagnétiques. Deuxièmement, les prédictions du modèle sont confirmées, mettant en évidence par diffusion Brillouin micro-focalisée une émission chirale de faisceaux caustiques d’ondes de spin depuis la constriction nanométrique d’une antenne. Il est montré que ces faisceaux non réciproques peuvent être contrôlés à partir de la polarité du champ de polarisation, et que leur direction est pilotable avec précision avec la fréquence d’excitation.
Ces travaux fournissent des informations approfondies sur la formation de caustiques d’ondes de spin dans des films étendus, ce qui ouvre des pistes d’explorations pour des dispositifs de logique ou de calcul basés sur l’interférence d’ondes de spin.
Auteur de la publication : Vincent Vlaminck
Co-Auteurs : Dinesh Wagle, Daniel Stoeffler, Loic Temdie, Mojtaba Taghipour Kaffash, M. Benjamin Jungfleisch, Vincent Castel, Hicham Majjad, Romain Bernard, Yves Henry, Matthieu Bailleul
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