Untersuchung der Modenkopplung in magnetischen Ringen anhand ...

Zeitaufgelöste Brillouin-Lichtstreumikroskopie
ist. Eine elektronische Stabilisierungsroutine [45] sorgt dafür, dass thermische Schwankungen
kompensiert und die erforderliche Parallelität im Laufe einer Messung aufrechterhalten wird.
3.3 Zeitaufgelöste Brillouin-Lichtstreumikroskopie
Messungen im Zeitraum und Messungen im Frequenzraum sind miteinander über die Fourier-
transformation verknüpft. Ein harmonischer Oszillator kann beispielsweise durch seine Fre-
quenz ω beschrieben werden. Durch die Messung seiner Schwingungsdauer T bekommt man
jedoch denselben Informationsgehalt. Ist nur die Messung der Auslenkung des Oszillators als
Funktion der Zeit möglich, so liefert die Fouriertransformation in den Frequenzraum also das
nötige Hilfsmittel zur Bestimmung der Oszillatorfrequenz. Der umgekehrter Fall wäre ebenso
denkbar.
Informationen über die Dynamik eines Systems sind also auf zwei verschiedene Arten zugäng-
lich. Zunächst können Prozesse direkt zeitaufgelöst betrachtet werden. Dies setzt voraus, dass
die Zeitskalen der auftretenden Phänomene im Experiment aufgelöst werden können. Ist das
nicht der Fall, kann die Analyse der Frequenzen eines Systems Rückschlüsse über die Dyna-
mik des Systems liefern. Der klassische Fall einer Frequenzanalyse ist die Spektroskopie, zu
der auch die Brillouin-Lichtstreumikroskopie gezählt wird.
Deshalb ist es zunächst unverständlich, warum eine zeitaufgelöste Brillouin-Lichtstreumikro-
skopie eingeführt werden sollte, wenn das Spinwellenspektrum bereits spektroskopisch ge-
messen wird. Die Zerfallsdauer von Spinwellen-Eigenmoden kann beispielsweise bestimmt
werden, wenn die Linienbreite eines Spinwellensignals im Frequenzraum untersucht wird.
Dennoch ist die zeitaufgelöste BLS-Mikroskopie notwendig, wenn ein langsam ablaufender
Spinwellenzerfall untersucht werden soll, welcher dann eine so kleine spektrale Breite auf-
weist, dass sie mit der BLS nicht mehr aufgelöst werden kann. Weiterhin kann durch die
Zeitauflösung überprüft werden, in welche Zerfallskanäle die Energie einer Eigenmode wie
schnell zerfließt und zu welchen Anteilen dies geschieht. Die Kopplung zweier Spinwellen-
Eigenmoden ist hierfür ein geeignetes Untersuchungsobjekt.
Die zeitaufgelöste Darstellung des Zerfalls von Spinwellen mittels Brillouin-Lichtstreumikro-
skopie bedingt eine gezielte Kontrolle des betrachteten Systems verbunden mit einer genü-
gend großen Zeitauflösung. Letztere muss besser sein als die Zeitdauer der spindynamischen
Prozesse, die beobachtet werden sollen. Der Zerfall einer Spinwellen-Eigenmode geschieht
innerhalb weniger Nanosekunden, weshalb eine Zeitauflösung des Versuchsaufbaus im Pico-
sekundenbereich benötigt wird. Um den Zeitpunkt eines Ereignisses, wie z.B. die Detektion
einer Spinwelle zu messen, muss außerdem ein wohldefinierter Zeitnullpunkt existieren. So
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