一項新研究揭示了釔鐵石榴石中聲波與自旋波的強耦合現象，為柔性6G信號處理開啟了新可能。

聲學頻率濾波器幫助智能手機分離移動網絡、Wi-Fi和GPS信號。德國凱澤斯勞滕-蘭道大學的研究團隊表示，他們展示了一種可能影響未來通信系統(tǒng)的新物理效應。他們的研究表明，微型聲波能與釔鐵石榴石內部的自旋波強烈耦合，形成千兆赫茲范圍的混合波。這一發(fā)現為適用于新興6G標準的靈活可調濾波器提供了可能路徑。

表面聲波技術新突破

表面聲波（SAW）每日在移動設備中被使用數十億次，也天然存在于地震波中。馬蒂亞斯·韋勒教授領導的研究團隊正致力于將這項成熟技術與自旋物理結合，開拓新領域。"聲波不僅能在空氣中傳播，也能穿透物質。在此過程中，材料的晶格原子會發(fā)生振動，"韋勒解釋道。他進一步說明，這些原子的電子攜帶量子自旋，同樣會對振動產生反應。當材料處于磁有序狀態(tài)時，這種相互作用能使材料中的聲波產生自旋波。

為探究該效應，研究團隊選用具有長自旋波壽命的鐵磁絕緣體釔鐵石榴石作為實驗材料。這種特性使其非常適合觀察聲學與磁激勵之間的微觀相互作用。實驗顯示，該系統(tǒng)在納米結構聲學表面諧振器內產生了名為"磁極化激元"的混合激發(fā)態(tài)。

論文第一作者凱文·昆斯特勒表示："我們觀察到自旋與聲波的量子力學耦合可形成既非聲波亦非自旋波的新型嵌合波。在這種激發(fā)態(tài)中，自旋與聲波無法分離，而是共存共生。"研究人員發(fā)現這種混合波會在聲波與自旋態(tài)之間周期性振蕩，其振蕩頻率即拉比頻率。研究中該頻率超過了實驗裝置中的所有損耗率，團隊認為這是強耦合機制的明確證據。

與阿卡什迪普·卡姆拉教授團隊合作開發(fā)的理論模型支持了實驗發(fā)現，該模型不僅幫助量化耦合強度，還詳細解釋了觀測到的現象。

6G濾波器應用潛力

研究團隊指出，這項成果融合了兩大微波技術。"我們的混合自旋聲波激發(fā)態(tài)結合了微波技術的兩大支柱：聲學濾波器和鐵磁絕緣體，"韋勒表示。他補充說，這種方法有望實現使用過程中能自我調節(jié)的頻率濾波器，這種能力可支持未來依賴于靈活響應式信號控制的6G通信架構。