論文の概要: Micromagnetic Lagrangian and Hamiltonian Normal-Mode Formulation of Cavity Magnon-Photon Interactions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.40416v1
- Date: Thu, 29 Oct 2026 16:42:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-11-02 07:15:44.597784
- Title: Micromagnetic Lagrangian and Hamiltonian Normal-Mode Formulation of Cavity Magnon-Photon Interactions
- Title（参考訳）: キャビティマグノン-光子相互作用の電磁ラグランジアンおよびハミルトン正規モード定式化
- Abstract要約: 電気ベクトルポテンシャルと適切な相互作用ラグランジアンを導入する。
結果として生じる多モードラグランジアンは、ジャイロピロ項による非正準構造を持つ。
放射性マグノン-光子相互作用はポアソン-ブラケット構造に符号化される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We investigate magnon-photon interactions in a resonant cavity starting from the coupled Maxwell and Landau-Lifshitz equations linearized about an arbitrary micromagnetic ground state. By introducing an electric vector potential and a suitable interaction Lagrangian, the formulation avoids the cancellation of large magnetostatic contributions that arises in the conventional magnetic-vector-potential description and becomes inaccurate under modal truncation. The magnetization and cavity fields are expanded in the normal modes of the uncoupled magnetic and electromagnetic subsystems, with coupling coefficients given by overlap integrals of the corresponding eigenfunctions. The resulting multimode Lagrangian has a noncanonical structure due to the gyrotropic terms, and the corresponding Hamiltonian formulation is obtained using the Faddeev-Jackiw approach. The radiative magnon-photon interaction is encoded in the resulting Poisson-bracket structure, while the cavity-induced modification of the magnetostatic field enters explicitly in the Hamiltonian. The coupled system is diagonalized through a generalized Bogoliubov transformation, yielding canonical polariton variables that provide a natural basis for quantization. Application to a perpendicularly magnetized YIG disk in a rectangular microwave cavity shows hybridization between the cavity mode and several magnetostatic modes, together with appreciable cavity-wall-induced frequency shifts when the sample is placed close to the conducting walls.
- Abstract（参考訳）: 任意の磁気基底状態に線形化されたマクスウェル方程式とランダウ・リフシッツ方程式から始まる共振器内のマグノン-光子相互作用について検討する。
電気ベクトルポテンシャルと適切な相互作用ラグランジアンを導入することにより、この定式化は従来の磁気ベクトルポテンシャル記述で生じる大きな静磁場寄与のキャンセルを回避し、モーダル・トランケーションの下で不正確なものとなる。
磁化場とキャビティ場は、非結合の磁気および電磁サブシステムの通常のモードで拡張され、対応する固有関数の重なり積分によって与えられる結合係数が与えられる。
結果として得られる多モードラグランジアンは、ジャイロピロ項による非正準構造を持ち、対応するハミルトニアン定式化はファドデエフ・ジャイフのアプローチを用いて得られる。
放射性マグノン-光子相互作用はポアソン-ブラケット構造に符号化され、磁束誘起磁場の変化はハミルトニアンに明示的に入射する。
結合系は一般化されたボゴリューボフ変換によって対角化され、量子化の自然な基底となる正準偏光子変数が得られる。
矩形マイクロ波キャビティにおける垂直磁化YIGディスクへの応用は、キャビティモードといくつかの静磁モードとのハイブリッド化と、試料を導電壁の近くに配置する際のキャビティ壁誘起周波数シフトを図っている。
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