Research Abstract



All-linear time reversal by a dynamic artificial crystal

2010年12月14日 Nature Communications 1 : 141 doi: 10.1038/ncomms1142

パルス信号や伝播する波束の時間反転は、科学技術的に極めて重要であると古くから認識されている。これまで、実験的に検証された時間反転機構のすべては、 4波混合などの非線形現象に依存してきた。本論文では、全線形時間反転を実験的に実現したことを報告する。我々が提案する時間反転機構は、人工結晶構造体 の動的制御に基づいており、動的なマグノニック結晶を用いたスピン波系で実証されている。この結晶は、結晶内部に伝播する波束が存在する間、均一な状態か ら空間周期aでその特性が変化する状態に切り替わる。その結果、波動ベクトルk ≈ π/ak’ = k −2π/a ≈ − π/aの波動成分の間に線形結合が生じ、スペクトルが逆転して、時間反転した波束が形成される。この反転機構は普遍的なので、どのような物理的性質の人工結晶系にも適用できる。

A V Chumak et al.1

  1. カイゼルスラウテルン工科大学(独)
The time reversal of pulsed signals or propagating wave packets has long been recognized to have profound scientific and technological significance. Until now, all experimentally verified time-reversal mechanisms have been reliant upon nonlinear phenomena such as four-wave mixing. In this paper, we report the experimental realization of all-linear time reversal. The time-reversal mechanism we propose is based on the dynamic control of an artificial crystal structure, and is demonstrated in a spin-wave system using a dynamic magnonic crystal. The crystal is switched from an homogeneous state to one in which its properties vary with spatial period a, while a propagating wave packet is inside. As a result, a linear coupling between wave components with wave vectors k≈ π/a and k′ = k − 2π/a≈ − π/a is produced, which leads to spectral inversion, and thus to the formation of a time-reversed wave packet. The reversal mechanism is entirely general and so applicable to artificial crystal systems of any physical nature.