WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

ГАЛИШНИКОВ Александр Александрович

СОЛИТОНЫ ПОВЕРХНОСТНОЙ МАГНИТОСТАТИЧЕСКОЙ ВОЛНЫ В СТРУКТУРЕ ФЕРРИТ-ДИЭЛЕКТРИК-МЕТАЛЛ

Специальность 01.04.03 – Радиофизика

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата физико-математических наук

Саратов 2007

Работа выполнена в Саратовском филиале Института радиотехники и электроники РАН.

Научный руководитель:

к.ф.-м.н., с.н.с. Филимонов Юрий Александрович

Официальные оппоненты:

д.ф.-м.н., профессор Калиникос Борис Антонович (Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ") д.ф.-м.н., профессор Шараевский Юрий Павлович (Саратовский государсвенный университет)

Ведущая организация:

Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), г. Москва

Защита состоится 1 марта 2007г. в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.243.01 в Саратовском государственном университете им. Н.Г. Чернышевского по адресу:

410026, г. Саратов, ул. Астраханская, 83.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Саратовского государственного университета.

Автореферат разослан 20 января 2006г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.243.01 В.М. Аникин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы Нелинейные магнитостатические волны (МСВ) в пленках железо-иттриевого граната (ЖИГ) представляют интерес прежде всего в связи с возможностью создания на их основе нелинейных и невзаимных компонентов систем радиосвязи и телекоммуникаций. Такие устройства допускают перестройку параметров, имеют малый уровень шумов, совместимы с планарной технологией [1]. С другой стороны, МСВ занимают особое место в физике нелинейных волновых процессов, связанное как с широким спектром нелинейных явлений, сопровождающих распространение МСВ в пленках ЖИГ, так и с удобством их экспериментального наблюдения.

Принято выделять две группы нелинейных процессов, сопровождающих распространение МСВ в магнитных пленках. К первой группе относят процессы, связанные с развитием параметрической неустойчивости МСВ, которая приводит к возбуждению неравновесных магнонов преимущественно в коротковолновых участках спектра спиновых волн, см. например [2-4]. Вторая группа объединяет эффекты образования солитонов огибающей, самомодуляции и самофокусировки, связанные с самовоздействием волны, когда ее нелинейные свойства обусловлены изменением собственной амплитуды [5-10].

Толчок к активному экспериментальному исследованию эффектов самовоздействия МСВ в пленках ЖИГ дала работа [5], где с использованием нелинейного параболического уравнения, называемого также нелинейным уравнением Шредингера (НУШ), описывающего эволюцию огибающей волны в среде с дисперсией и кубической нелинейностью, основные типы дипольных МСВ были исследованы на устойчивость относительно продольных и поперечных возмущений.

К настоящему времени самовоздействие МСВ, в частности, формирование солитонов МСВ, достаточно хорошо изучено как экспериментально, так и численно. Исследованы вопросы формирования, распространения, затухания, столкновения и отражения солитонов МСВ [6-10]. Исследованы и более сложные задачи параметрического усиления солитонов, возбуждение цепочек солитонов в кольцевых системах [11,12].

В то же время, подавляющее большинство работ по солитонам МСВ посвящено солитонам объемных волн, в то время как с точки зрения применения для создания устройств на МСВ наиболее перспективны поверхностные МСВ (ПМСВ). Это связано как с поверхностной локализацией энергии волны, облегчающей прием и передачу, так и с одномодовостью и невзаимностью ПМСВ.

В настоящее время известны две экспериментальные работы по изучению солитонов ПМСВ. Поскольку в свободной пленке для дипольной поверхностной МСВ условие на развитие модуляционной неустойчивости (критерий Лайтхилла):

0, где = k, = (1) не выполняется [5] в работе [13] исследовались солитоны ПМСВ в пленке с закрепленными поверхностными спинами в области обменной щели. Здесь взаимодействие с объемными обменными модами пленки приводит к изменению закона дисперсии ПМСВ таким образом, что в узком диапазоне частот ( ~ 15МГц ) условие (1) выполняется и становится возможным образование солитона. Однако одновременно с перестройкой дисперсии увеличиваются и потери МСВ, что ограничивает возможности применения таких систем в устройствах. В работе [14] использована структура феррит-диэлектрик-металл (ФДМ), в которой для длин волн порядка расстояния от пленки до металла выполняется критерий Лайтхилла [15]. В этой области дисперсии наблюдались солитоны ПМСВ.

Численно солитоны ПМСВ в ФДМ-структуре исследовались в работах [16,17], где, однако, основное внимание уделялось точкам дисперсионной зависимости, в которых = 0 и необходим учет дисперсии третьего порядка 3 = 3 k 3. При этом не учитывалась диссипация. Задача численного исследования распространения солитона ПМСВ в ФДМ-структуре с учетом реальных потерь на участке дисперсии 0 до сих пор не решалась.

Мало изученным вопросом является влияние на формирование и распространение солитона МСВ переходных процессов, обусловленных отличиями формы и амплитуды входного и солитонного сигналов. Действительно, в экспериментах по исследованию солитонов МСВ используются, как правило, входные импульсы с формой огибающей близкой к прямоугольной. Процессы дисперсионного расплывания таких импульсов обуславливают наличие ближней (Френелевой) и дальней (Фраунгоферовой) зон. Представляет интерес исследовать особенности проявления эффектов самовоздействия импульсов МСВ в зависимости от соотношения длины формирования солитона и протяженности зоны Френеля.

Другим следствием указанных отличий входного сигнала от солитонного решения НУШ является разбиение входного импульса на солитон и “остаток” – несолитонную волну, которая расплывается в пространстве не взаимодействуя с солитоном. Как известно [18], на некотором расстоянии от входа (порядка десяти длин дисперсии), пока амплитуда несолитонной волны достаточно велика может происходить некая нелинейная интерференция этой волны с солитоном, в результате которой пиковая амплитуда солитона может осциллировать. Ранее подобные эффекты наблюдались в нелинейной оптике [19], для МСВ влияние несолитонной волны не изучалось.

Целью настоящей работы являлось численное исследование солитонов поверхностной МСВ, распространяющихся в структуре феррит-диэлектрик-металл, а также исследование влияния на формирование и распространение солитона несолитонной волны и прямоугольной формы входного импульса.

Новизна работы На основе моделирования распространения импульсов ПМСВ с помощью нелинейного уравнения Шредингера впервые:

- показано, что в структуре феррит-диэлектрик-металл при типичных для эксперимента значениях параметров происходит формирование и распространение солитонов ПМСВ; проведено исследование зависимости от уровня входного сигнала обычно наблюдаемых в эксперименте параметров солитона, таких как длительность по уровню 1/2, длина пробега, затухание, распределение фазы и выходная пиковая амплитуда;

- выделена роль дисперсионных процессов на формирование солитона из прямоугольного импульса, показано, что их вклад в эволюцию формы и длительности импульса по половине амплитуды сопоставим с вкладом эффектов самовоздействия;

- исследованы особенности влияния несолитонной волны на поведение солитона МСВ, определены условия при которых несолитонная волна может оказывать значительное влияние на солитон МСВ.

Положения, выносимые на защиту 1) Модуляционная неустойчивость поверхностной магнитостатической волны в структуре феррит-диэлектрик-металл, описываемая параболическим уравнением с кубической нелинейностью и диссипативным членом, приводит к формированию солитонов, причем эволюция их огибающей с ростом входной амплитуды согласуется с известными экспериментальным результатами.

2) При возбуждении солитона МСВ прямоугольным СВЧ импульсом значительное влияние на эволюцию оказывают дисперсионные процессы “перестройки” формы импульса, которые могут приводить к обужению по полувысоте (компрессии) импульса до 35% от входной длительности на расстояниях, сравнимых с длиной формирования солитона.

3) Эффект “компрессии” линейного прямоугольного импульса позволяет измерять коэффициент дисперсии среды и оценивать расстояние, на котором можно ожидать формирование солитона при заданных параметрах входного импульса.

4) Влияние несолитонной волны на солитон МСВ оказывается заметным около порога двухсолитонного режима и может объяснять наблюдавшиеся ранее увеличение затухания, длительности и немонотонное поведение выходной пиковой мощности при росте амплитуды имульса на входе.

Научная и практическая значимость результатов Исследованная численно задача о формировании солитона ПМСВ в ФДМструктуре подтверждает выводы работы [14] о формировании солитона в такой структуре и модуляционной природе наблюдавшегося обужения импульса. Это является актуальным, т.к. в работе [14] наблюдалась также и параметрическая неустойчивость, которая при определенных условиях может стать причиной наблюдения на выходе системы узких импульсов.

Обнаруженный в работе эффект компрессии прямоугольных импульсов и полученное аналитически выражение для расстояния, на котором происходит компрессия позволяют измерять дисперсию среды менее трудоемким способом, нежели традиционно используемый метод дифференцирования фазо-частотных характеристик.

Обнаруженная связь длины формирования солитона ПМСВ и длины компрессии и простая методика экспериментального определения последней позволяет оценивать длину формирования солитона при заданных параметрах входного импульса.

Полученные результаты по влиянию несолитонной волны позволяют подбирать такие параметры входного импульса, при которых достигается минимальная длительность импульса на расстояниях порядка 1см, что может представлять интерес при создании устройств на нелинейных МСВ.

Апробация работы и публикации Материалы диссертационной работы докладывались на научных семинарах СФ ИРЭ РАН, а также были представлены на научной школе-конференции “Нелинейные дни в Саратове для молодых - 2005”(Саратовский государственный университет, 2005), международных конференциях “Magnetism 2003” (Рим, Италия), “Functional Materials” (Таврический национальный университет им. В.И.

Вернадского, Симферополь, Украина) в 2003 и 2005 годах, “Wave Electronics and Its Applications in Information and Telecommunication Systems” (Санкт-Петербург) в 2004 году, “Intermag 2006” (Сан-Диего, Калифорния, США), на международной конференции по Спиновой электронике и Гировекторной электродинамике (Москва, 2003).

По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 7 статей в реферируемых научных журналах, 2 статьи в результатах конференций и тезисы 5 конференций. Список статей приведен в конце автореферата.

Результаты работы получены в рамках грантов РФФИ № 04-02-17537, 05-02-17361, №01-02-17178, CRDF №REC-006, МНТЦ №1522, программы РАН поддержки молодых ученых грант №28 и грантом Фонда содействия отечественной науке за 2005г.

Личный вклад соискателя Автором лично получены все численные и аналитические результаты приведенные в главах II – IV диссертационной работы. Предложена методика экспериментального изучения эффекта сжатия линейных прямоугольных импульсов и совместно с Кожевниковым А.В. поставлен эксперимент [А3]. Постановка задач и обсуждение полученных результатов были проведены автором совместно с научным руководителем.

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения и содержит 153 страницы. В их числе 89 страниц основного текста, 48 иллюстраций, 4 таблицы, список литературы, включающий 98 наименований, на 9 страницах и список работ по теме диссертации из 14 наименований на 2 страницах.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, приводится краткое описание состояния проблемы, сформулированы цели, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В I-й главе приводятся основные теоретические сведения о проблеме. В разделе 1 дается общее понятие магнитостатических волн, как объекта исследования. Приводятся дисперсионные уравнения основных типов волн, обсуждается возможность развития модуляционной неустойчивости. В разделе 2 рассмотрена ФДМ-структура, образованная пленкой ЖИГ толщиной d = 14.1мкм, намагниченностью насыщения 4M 0 = 1750 Гс и шириной линии ферромагнитного резонанса H = 0.35Э, размещенная на расстоянии h = 100 мкм или h = 200мкм от металлического экрана и помещенная во внешнее касательное плоскости пленки магнитное поле H = 897Э, аналогичная использованной в [14]. Проведено сравнение дисперсионных зависимостей ПМСВ полученных в эксперименте [14] и на основе известных дисперсионных уравнений для такой структуры [5,21].

Раздел 3 посвящен методам анализа распространения линейных волн. Приводятся эволюционные уравнения для комплексной огибающей волны для начального распределения и сигнала, заданного на границе среды. Описан метод разложения по плоским волнам, позволяющий не прибегая к квадратичному приближению дисперсии находить распределение амплитуды волны. В разделе приводится вывод эволюционного уравнения для нелинейной среды – нелинейного уравнения Шредингера:

где ( x, t ) – безразмерная комплексная огибающая волны, v g = k – групповая скорость,, и – коэффициенты дисперсии, нелинейности и диссипации, соответственно.

В разделе 5 приведены основные теоретические сведения по солитонам НУШ: аналитическое солитонное решение, описаны результаты решения НУШ методом обратной задачи рассеяния и обсуждаются особенности несолитонной волны, приведены пороги образования N-солитонных режимов th.

В разделе 6 вводятся характерные длины при распространении импульса, такие как нелинейная L = v g 0, дисперсионная L = v g T02 и диссипативная L = v g длины, где 0 и T0 – амплитуда и длительность входного импульса.

В разделах 7 и 8 описаны методы решения эволюционных уравнений, приведена разностная схема для уравнения (2), обсуждаются использованные при решении задачи приближения.

Во II-й главе численно исследованы солитоны поверхностной МСВ в структуре ФДМ. Исследованы основные параметры солитона, проведено сравнение с экспериментом [14]. В разделе 1 приводятся расчетные зависимости частоты, коэффициентов нелинейности и дисперсии от волнового числа k для двух значений диэлектрического зазора h – рис. 1. Поскольку расчетные кривые не Рис. 1. Зависимости частоты (сплошная), коэффициентов дисперсии (пунктир) и h = 100 мкм и б) h = 200 мкм. Латинскими буквами обозначены рабочие точки.

ложаться точно на измеренные в эксперименте [14], рабочие частоты (точки A – F) выбраны из соображений качественного совпадения с использованными в эксперименте – точки B и D соответствуют максимальному значению, точки A,C и E,F – в длинноволновой и коротковолновых частях спектра, соответствующие 0.

В разделе 2 рассмотрены зависимости порогов формирования солитонов th, N = 1,2,3 от длительности входного импульса T0. На основе сравнения длины формирования солитона и длины пробега импульса, характерной для экспериментов ( S ~ 8 мм ) обоснован выбор длительности входного импульса T0 = 20нс. Пороги одно- и двухсолитонного режимов при такой длительности составляют B =1 0.04 и B =2 0.12 для рабочей точки B; D =1 0.05 и D =2 0.14 для рабочей точки D.

В разделе 3 исследовано поведение огибающей импульса ПМСВ с ростом входной амплитуды 0. Показано, что в рабочих точках B и D, отвечающих выполнению критерия Лайтхилла с ростом мощности происходит уменьшение длительности импульса на выходе. Для рабочей точки B при входной амплитуде 0 0.07 наблюдаются импульсы длительностью T T0 = 20нс. Около порога двухсолитонного режима th =2 ( 0 = 0.10..0.12 ) наблюдался обратный процесс увеличения длительности импульса на выходе с ростом входной амплитуды при x 0.3см. В рабочих точках, где критерий Лайтхилла не выполняется (например A, E на рис. 1а) наблюдалось увеличение длительности импульса с ростом входной амплитуды.

Выше порога двухсолитонного режима входной импульс разбивался на два солитона, и, с дальнейшим увеличением 0 на три и более солитонов.

На зависимостях пиковой амплитуды max от пройденного расстояния x отмечалось изменение наклона кривых при 0 cr = 0.09 по отношению к наклону для импульсов 0 cr, соответствующего затуханию линейных импульсов. При этом для импульсов 0 cr наклон кривых max ( x ), а значит и затухание солитона, зависит от входной амплитуды 0.

Исследование фазы солитона (раздел 4) показало, что при амплитуде 0 cr наблюдается распределение фазы импульса, соответствующее линейному расплывающемуся импульсу, при 0 cr на отрезке пути x 3 мм импульс имеет линейное распределение фазы, соответствующее формированию солитона. Значение cr здесь соответствовало значению, полученному в предыдущем разделе cr 0.09.

На основе результатов разделов 2-4 сделан вывод, что в структуре ФДМ формируется солитон ПМСВ, реальный порог образования солитона в диссипативной среде cr превышает теоретическое значение th =1 для бездиссипативN ной среды, что согласуется с известными результатами [10].

В разделе 5 по аналогии с бездиссипативной средой вводится понятие нелинейной длины в среде с диссипацией – расстояние на котором набег фазы по импульсу составит радиан. Предполагая, что солитон формируется на этом же расстоянии, получена оценка для длины его формирования:

Выражение (3) определено при значениях амплитуды 0 cr, где определяет пороговую амплитуду формирования солитона в диссипативной среде. Значения cr определенное в разделах 3, 4 ( cr 0.09 ) и расчитанное по формуле (4) (для точки B cr 0.07 ) хорошо согласуются. Около порога двухth = считанных по формуле (3) и полученных из анализа численных результатов.

Рис. 2. Зависимости max ( 0 ) на расстоянии x = 0.5см в рабо- В разделе 8 проведено сравнение экспериментальных [14] и полученных численно чих точках B (кривая 1) и F (кривая 2). Пунктирные линии соотрезультатов. Полученое в численном счете ветствуют одно- и двухсолитонповедение огибающих импульсов с ростом ным порогам для точки B.

как в рабочих точках с неустойчивостью (B, D), так и в точках, где условие (1) не выполняется (A,C,E,F) качественно совпадает с экспериментальными результатами.

Некоторое несоответствие наблюдалось в длине формирования солитонов.

Это связывалось с отличием реального коэффициента дисперсии от использованного в расчете, определяемым как неоднородностью дисперсионной зависимости по спектру импульса, так и неточностью определения параметров в эксперименте. Показано, что использование средневзвешенного по спектру импульса коэффициента дисперсии позволяет улучшить соответствие расчетных и экспериментальных результатов.

В III-й главе обсуждается влияние прямоугольной формы входного сигнала на эволюцию импульса. В разделе 1 показано, что в линейной диспергирующей среде для близких по форме к прямоугольной входных импульсов зависимость длительности T по уровню 1/2 амплитуды от пройденного расстояния x имеет немонотонный характер (в отличие, например, от гауссовых импульсов). Начальный этап эволюции характеризуется довольно сложным поведением, на расстоянии Lc = 0.17 L наблюдается минимум зависимости T ( x ), причем для прямоугольных импульсов T (Lc ) = 0.35T0, max (Lc ) = 1.33 0, после чего импульс монотонно расплывается. Показано, что такое поведение может наблюдаться для супергауссовых импульсов второго и выше порядков, трапециевидных импульсов при условии, что длительность фронта и среза не превышает длительности плоской части. Длина Lc практически не зависит от формы входного импульса. В разделе 2 аналитически получено выражение для длины компрессии прямоугольного импульса:

а В разделе 3 проведено сравнение значений Lc, полученных по формуле (5) с результатами измерений при распространении прямоугольных импульсов ПМСВ в свободной Рис. 3. Зависимости а) Lc ( T0 ), Показано, что с помощью формулы (5) на основе экспериментально измеренных зависимости Lc (T0 ) и групповой скорости v g (измеряется по задержке импульса) можно определять коэффициент дисперсии среды. Такая методика является менее трудоемкой нежели традиционно используемая методика дифференцирования фазо-частотной зависимости.

с экспериментальными данными [А5]. На рисунке 4 приведены зависимости относительной длительности импульса W = T T0 от длительности входного импульса четливый минимум, соответствующий комКривая 1 получена эксперименпрессии импульса. Как видно из рисунка, натально, 2 – из расчета на основе дисперсии, 3 – на основе реального дисперсионного уравнения. В разделе 5 показано, что на расстояниях 5.0x импульса определяется дисперсией и не является следствием самовоздействия волны. ТаРис. 5. Огибающая импульса кую особенность поведения импульсов необT0 = 90 нс на расстоянии 3мм. ходимо принимать во внимание в экспериментах с импульсами МСВ.

В разделе 6, с использованием численных результатов главы II для длины формирования солитона L f, показано, что в диапазоне амплитуд вать длину формирования солитона как по формуле (5), так и экспериментально.

Глава IV посвящена изучению влияния несолитонной волны на солитон МСВ. В разделе 1 для бездиссипативного слуая показано, что пиковая амплитуда солитона ведет себя аналогично известному случаю возбуждения sech-образным импульсом [18] – см. рис. 6. Влияние несолитонной волны проявляется в осцилляции пиковой амплитуды солитона max, причем суммарная энергия импульса остается постоянной – увеличение амплитуды сопровождается уменьшением длительности импульса, и наоборот. При 0 = 0 = th =1 + th =2 2 несолитонN N ная волна не образуется и осцилляции не наблюдаются. С ростом входной амплитуды от * до порога двухсолитонного режима th =2 наблюдается рост амN плитуды осцилляций. В диапазоне th =1 0 * влияние несолитонной волны незначительно. Частота осцилляций в диапазоне th =1 0 th =2 монотонно возрастает с ростом 0. В разделе 2 получена ее оценка для th =1 0 th =2 :

где T = L v g, дающая хорошее количественное соответствие с результатами численного расчета около порога односолитонного режима th =1. N 0. 0. амплитуда на правой границе участка A падает до значения, при котором вклад нелинейности недостаточен для поддержания баланса Рис. 6. Зависимости max ( x ) в бездиссипативном приближении.

наблюдаются.

Подобраны параметры импульса при которых возможно наблюдение одного периода осцилляций. При этом наблюдаемая на выходе огибающая в значительной степени зависит от выбора расстояния между преобразователями – так, для импульса T0 = 10нс в рабочей точке D на расстоянии x = 1.5 мм наблюдается импульс T ~ 10.2нс T0, амплитуда которого находится в минимуме осцилляций, на расстоянии x = 3 мм, наблюдается импульс T 3нс при максимуме max. Однако, такая ситуация является скорее исключением, в большинстве случаев осцилляции наблюдать нельзя.

0. 0. 0. Рис. 7. Зависимости max от расРазличие в затухании приводит к ситуастояния x при различных значениях коэффициента диссипации * 10 сек (указано рядом с криmax импульса 0 = 0.11 становится меньше Рис. 8. Зависимости пиковой амнаблюдается максимум выходной пиковой плитуды импульса max от расамплитуды при x 0.8см, аналогичный пристояния x для различных входных амплитуд (указаны рядом с кривыимеет наименьшую длительность по сравнеми).

нию с другими 0, т.е. такие импульсы лучше передаются на большие длины.

В заключении подведены итоги диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1) На основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера с граничными условиями в виде прямоугольного импульса исследована задача о формировании и распространении солитонов поверхностной МСВ в структуре феррит-диэлектрик-мелалл на участке дисперсии, отвечающем выполнению критерия Лайтхилла и при параметрах эксперимента [14]. Показано, что поведение огибающей импульса ПМСВ соответствует представлениям о формировании солитона:

- ниже порога двухсолитонного режима наблюдалось уменьшение длительности импульса на выходе с ростом входной амплитуды;

- выше порога двухсолитонного режима наблюдалось разбиение импульса на два и более солитонов;

- на участке дисперсии, где критерий Лайтхилла не выполняется наблюдалось увеличение длительности импульса с ростом входной мощности, разбиения импульса не наблюдалось ни при каких амплитудах.

2) На основе анализа затухания импульса и распределения фазы по импульсу показано, что формирование солитона при выбранных параметрах за счет диссипации начинается при амплитудах входного импульса, превышающей порог формирования солитона в диссипативной среде 0 cr, при этом cr 0N =1, что согласуется с результатами работы [10].

3) Сделана оценка для длины формирования солитона и критической амплитуды cr. Последняя хорошо совпадает с полученной в численном счете амплитудой, при которой начинается формирование солитона, оценка длины формирования хорошо описывает численные результаты вблизи порога двухсолитонного режима.

4) Сравнение численных результатов с экспериментальными результатами [14] показало хорошее качественное совпадение поведения огибающих и зависимостей выходной пиковой мощности от входной, традиционно использующихся для определения формирования солитонов МСВ. Некоторые количественные расхождения связаны с нарушением условия применимости НУШ и неточностью определения коэффициента дисперсии в эксперименте.

5) Рассмотрены особенности поведения импульсов МСВ, связанные с возбуждением сигнала прямоугольным СВЧ импульсом. Показано, что за счет дисперсионной перестройки формы импульса на плоской его части может наводиться частотная (фазовая) модуляция, приводящая к сжатию импульса по уровню 1/2 до длительности 35% от начальной на расстоянии Lc 0.17 L.

6) Показано, что длина формирования солитона не превышает 2 Lc, что позволяет экспериментально оценивать расстояние на котором следует ожидать формирования солитона при заданных параметрах. При этом, поскольку максимальное сжатие солитона составляет 15% от входной длительности, что сравнимо с сжатием за счет компрессии (35% от T0 ), в эксперименте следует принимать во внимание существование механизма компрессии прямоугольного импульса и отделять его от нелинейного сжатия.

7) Для длинных импульсов (длина компрессии которых превышает длину пробега) на выходе возможно наблюдение сложной огибающей с несколькими пиками, не связанную с формированием многосолитонного режима.

8) Сравнение полученных результатов по компрессии импульса с экспериментами по наблюдению распространения прямоугольных импульсов ПМСВ в свободной пленке и ФДМ-структуре показало хорошее качественное и количественное соответствие в поведении импульса.

9) Показано, что на основе эффекта “компрессии” прямоугольного импульса можно измерять коэффициент дисперсии среды.

10) Рассмотрено влияние несолитонной волны на распространение солитонов МСВ. В бездиссипативном приближении такое влияние заключается в осцилляциях пиковой амплитуды солитона во времени. Сделаны оценки для амплитуды образующегося солитона и частоты его осцилляций, которые удовлетворительно описывают результаты, полученные в численном расчете. В случае с диссипацией наблюдаемая картина в значительной степени определяется соотношением длин нелинейности и диссипации – так, при различных наборах параметрах осцилляции либо не наблюдались, либо наблюдался один период осцилляций. В случае, если наблюдается один период осцилляций, наблюдаемая на выходе форма огибающей и параметры импульса в значительной степени зависели от выбора точки наблюдения.

11) Показано, что несолитонная волна может оказывать заметное влияние на параметры солитона:

- приводит к значительному увеличению длительности солитона при входной амплитуде вблизи порога двухсолитонного режима, - является причиной зависимости затухания солитона от входной амплитуды, с ростом 0 наблюдается увеличение затухания солитона, - влияние несолитонной волны является причиной образования максимума зависимости выходной пиковой амплитуды импульса от входной амплитуды, наблюдавшимся ранее как в работах по численному моделированию распространения солитонов МСВ, так и в экспериментах по их наблюдению.

12) Учет особенностей влияния несолитонной волны в диссипативной среде позволяет выбирать оптимальные параметры входного импульса для передачи его на расстояния x ~ 1см при которых достигается максимальная амплитуда и минимальная длительность на выходе.

Список публикаций по теме диссертации А1. Галишников А.А., Дудко Г.М., Филимонов Ю.А. Солитоны поверхностных магнитостатических волн в структуре феррит-диэлектрик-металл // Радиотехника и электроника. – 2004. – Т.49, № 2. – С.228 – 234.

А2. G.M. Dudko, Y.A. Filimonov, A.A. Galishnikov, R. Marcelli, S.A. Nikitov “Nonlinear Schroedinger equation analysis of MSSW pulse propagation in ferrite-dielectric-metal structure”// JMMM. – May 2004. – V.272-276, Part 2. – P.999-1000.

А3. Галишников А.А., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Компрессия прямоугольных импульсов в линейной диспергирующей среде // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. – 2005. – Т.13, №1-2. – С.63-78.

А4. Галишников А.А., Дудко Г.М., Филимонов Ю.А. Численное моделирование установления солитонного режима распространения импульсов магнитостатических волн // Известия ВУЗов.

Прикладная нелинейная динамика. – 2005. – Т.13, №5-6. – С.113-122.

А5. Галишников А.А., Кожевников А.В., Марчелли Р., Никитов С.А., Филимонов Ю.А. Распространение прямоугольных импульсов магнитостатических волн в пленках железоиттриевого граната // ЖТФ. – 2006. – Т.76, вып.5. – С.62-70.

А6. Галишников А.А., Дудко Г.М., Кожевников А.В., Марчелли Р., Никитов С.А., Филимонов Ю.А. Эффекты самовоздействия при распространении импульсов поверхностных магнитостатических волн в структуре феррит-диэлектрик-металл // Известия ВУЗов. Прикладная нелинейная динамика. – 2006. – Т.14, №3. – С.3-33.

А7. Marcelli R., Nikitov S.A., Filimonov Yu.A., Galishnikov A.A., Kozhevnikov A.V., Dudko G.M. Magnetostatic surface waves bright soliton propagation in ferrite-dielectric-metal structure // IEEE Trans. Magn. – 2006. – V.42. – N.7. – P.1785-1801.

А8. Dudko G., Filimonov Yu., Galishnikov A.,Marcelli R., Nikitov S. Nonlinear Shroedinger equation analisys of MSSW pulse propagation in a ferrite-dielectric-metal structure. 2Q-pm-04. – Jul. 27Aug.1. – 2003. – Roma, Italy. – International conference on magnetism. – p.272.

А9. Galishnikov A.A., Dudko G.M., Filimonov Yu.A. The peculiarities of magnetostatic wave soliton propagation in ferrite film. CP-4/14. – Oct. 6-11. – 2003. – Ukraine, Crimea, Partenit International conference “Functional Materials”. – p.128.

А10. Галишников А.А., Дудко Г.М., Филимонов Ю.А. Влияние дисперсионной волны на солитонные режимы магнитостатических волн в ферритовых пленках. Дек. 19-21. – 2003. –Москва (Фирсановка). – XII международная конференция по спиновой электронике и гировекторной электродинамике. – сс.216-226;

А11. Filimonov Yu.A., Galishnikov A.A., Kozhevnikov A.V., Marcelli R., Nikitov S.A. Magnetostatic surface wave soliton in ferrite-dielectric-metal structure. Sept. 12-15. – 2004. – St. Petersburg. – Wave electronics and Its applications in information and telecommunication systems. – pp.125-126;

А12. Filimonov Yu.A., Galishnikov A.A., Kozhevnikov A.V., Marcelli R., Nikitov S.A. MSSW bright soliton in ferrite-dielectric-metal structure. CB-7/4. – Oct. 3-8. – 2005. – Ukraine, Crimea, Partenit. – International conference “Functional Materials”. – p.211;

А13. Marcelli R., Nikitov S.A., Filimonov Yu.A., Galishnikov A.A. Transient processes influence on magnetostatic waves soliton propagation in ferrite films. FS-06. – May 8-12. – 2006. – San Diego, California, USA. – IEEE International magnetics conference;

А14. Галишников А.А., Дудко Г.М. солитоны поверхностной магнитостатической волны в структуре феррит-диэлектрик-металл. Ноябрь 1-4. – 2005. – Саратов. – научная школа-конференция “Нелинейные дни в Саратове для молодых – 2005”. – сс. 14-17.

Список литературы 1. Исхак В.С. Применение магнитостатических волн: Обзор // ТИИЭР. – 1988. – Т.76, №2.

– С.86-104.

2. Зильберман П.Е., Никитов С.А., Темирязев А.Г. Четырехмагнонный распад и кинетическая неустойчивость бегущей магнитостатической волны в пленках железо-иттриевого граната // Письма в ЖЭТФ. – 1985. – Т.42, вып.3. – С.92-94.

3. Зильберман П.Е., Голубев Н.С., Темирязев А.Г. Параметрическое возбуждение спиновых волн локализованной в пространстве накачкой в касательно намагниченной пленке железоиттриевого граната. // ЖЭТФ. – 1990. – Т.97, вып.2. – С.634-643.

4. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Четырехмагнонный распад поверхностных магнитостатических волн в пленках железо-иттриевого граната // ФТТ. – 1997. – Т.39, №2. – С.330-338.

5. Звездин А.К., Попков А.Ф. К нелинейной теории магнитостатических спиновых волн //ЖЭТФ. – 1983. – Т.84, вып.2. – С.606-615.

6. Tsankov M.A., Chen M., Patton C.E. Forward volume wave microwave envelope solitons in yttrium iron garnet: propagation, decay and collision // J. Appl. Phys. – 1994. – V.76. – P.4274-4289.

7. Chen M., Tsankov M.A., Nash J.M., Patton C.E. Backward volume wave solitons in yttrium iron garnet film //Phys. Rev. B. – 1994. – V.49. – P.12773-12790.

8. Калиникос Б.А., Ковшиков Н.Г. Наблюдение столкновения солитонов огибающей спиновых волн в ферромагнитных пленках. // Письма в ЖЭТФ. – 1994. – Т.60, вып.4. – С.290-293.

9. Xia H., Kabos P., Patton C.E., Ensle H.E. Decay properties of microwave-magnetic-envelope solitons in yttrium iron garnet films // Phys. Rev. B. – 1997. – V.55, №22. – P.15018-15025.

10. Slavin A.N. Thresholds of envelope soliton formation in a weakly dissipative medium // Phys.

Rev. Lett. – 1996. – V.77, №22. – P.4644-4647.

11. Kolodin P.A., Kabos P., Patton C.E., Kalinikos B.A., Kovshikov N.G., Kostylev M.P. Amplification of microwave magnetic envelope solitons in thin yttrium iron garnet films by parallel pumping // Phys. Rev. Lett. – 1998. – V.80, №9, – P.1976-1979.

12. Kalinikos B.A., Kovshikov N.G., Patton C.E. Self-generation of microwave envelope soliton trains in yttrium iron garnet thin films // Phys. Rev. Lett. – 1998. – V.80, №19. – P.4301-4304.

13. Kalinikos B.A., Kovshikov N.G., Kolodin P.A., Slavin A.N. Observation of dipole-exchange spin wave solitons in tangentially magnetized ferromagnetic films // Sol. St. Com. – 1990. – V.74, №9. – P.989-993.

14. Filimonov Yu.A., R. Marcelli, Nikitov S.A. Non-linear magnetostatic surface waves pulse propagation in ferrite-dielectric-metal structure //IEEE Trans. on Magn. – 2002. – V.38. – P.3105.

15. Бордман А.Д., Никитов С.А. К теории поверхностных магнитостатических волн // ФТТ.

– 1989. –Т.31, вып.6. – С.281-282.

16. Kindyak A.S., Scott M.M., Patton C.E. Theoretical analysis of nonlinear pulse propagation in ferrite-dielectric-metal structures based on the nonlinear Shroedinger equation with higher order terms // J.

Appl. Phys. – 2003. – V.93, №8. – P.4739-4745.

17. Borich M.A., Kobelev A.V., Smagin V.V., Tankeyev A.P. Evolution of the surface magnetostatic envelope solitons in ferromagnet-dielectric-metal structure //J. Phys.: Condens. Matter. – 2003. – V.15. – P.8543-8559.

18. Satsuma J., Yajima N. Initial value problems of one-dimensional self-modulation of nonlinear wavesin dispersive media // Prog. Theor. Phis. Suppl. – 1974. – № 55. – P.284-306.

19. Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М.: «Наука», 1988.

20. Дудко Г.М. Эффекты самовоздействия магнитостатических волн в ферромагнитных пленках // Диссертация на соискание ученой степени к.ф.-м.н. Саратов, 2002 – 151с.

21. O’Keeffe T.W., Patterson R.W., Magnetostatic surface wave propagation in finite samples // J.

Appl. Phys. – 1978. – V.49, №9. – P.4886-4895.

Подписано в печать 11.01. Печать офсетная. Бумага офсетная.

_ Отпечатано в типографии ООО «Новый ветер», г. Саратов, ул. Б.Казачья,

 


Похожие работы:

«ПЕТРОВ Владимир Никифорович СПИНОВЫЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ Специальность 01.04.04 физическая электроника АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Санкт-Петербург 2005 Работа выполнена в Санкт – Петербургском государственном политехническом университете на кафедре экспериментальной физики....»

«Чазов Андрей Игоревич Исследование функциональных свойств ИК-световодов на основе кристаллов твердых растворов галогенидов серебра и одновалентного таллия 01.04.07 – физика конденсированного состояния Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Екатеринбург – 2014 2 Работа выполнена на кафедре Физической и коллоидной химии химикотехнологического института ФГАОУ ВПО Уральский федеральный университет имени первого президента России...»

«ВАСЕНИН СЕРГЕЙ ГЕННАДЬЕВИЧ ФОРМИРОВАНИЕ ЭКРАНИРУЮЩЕГО СЛОЯ И ПРОЦЕССЫ ПЕРЕНОСА ЭНЕРГИИ ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ИНТЕНСИВНЫХ ПОТОКОВ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЛАЗМЫ С ТВЕРДОТЕЛЬНЫМИ МАТЕРИАЛАМИ 01.04.08 – физика плазмы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук Москва - 2008 Работа выполнена в Государственном научном центре РФ Троицкий институт инновационных и термоядерных исследований Научный руководитель : Сафронов с.н.с., кандидат...»

«ЖУКОВ АРКАДИЙ ПАВЛОВИЧ МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА МИКРОПРОВОДОВ С АМОРФНОЙ, НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ И ГРАНУЛЯРНОЙ СТРУКТУРОЙ. Специальность 01.04.11 – физика магнитных явлений АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук Москва 2010 Работа выполнена на кафедре магнетизма физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук, Якубовский Андрей Юрьевич...»

«Свириденков Михаил Алексеевич ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СВОЙСТВ АЭРОЗОЛЯ В ЛОКАЛЬНЫХ РАССЕИВАЮЩИХ ОБЪЕМАХ И В СТОЛБЕ АТМОСФЕРЫ Специальность 01.04.05 – оптика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Томск – 2008 Работа выполнена в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук, профессор Павлов Владимир Евгеньевич доктор физико-математических наук Пхалагов Юрий Александрович...»

«БАЖИН ПАВЕЛ МИХАЙЛОВИЧ СВС-ЭКСТРУЗИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕКТРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ЭЛЕКТРОИСКРОВОГО ЛЕГИРОВАНИЯ Специальность 01.04.17 – химическая физика, в том числе физика горения и взрыва АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Черноголовка – 2009 Диссертация выполнена в Учреждении российской академии наук Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН Научный руководитель доктор физико-математических наук,...»

«Манакова Алёна Юрьевна ИЗМЕРЕНИЕ НИЗКОЙ АЛЬФА-АКТИВНОСТИ МАТЕРИАЛОВ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ: МЕТОДИКА И ОБОРУДОВАНИЕ. Специальность 01.04.01 – Приборы и методы экспериментальной физики АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ижевск – 2009 2 Работа выполнена ГОУ ВПО Удмуртский государственный университет Научный руководитель : кандидат технических наук, Буденков Бронислав Алексеевич Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук...»

«ИВАНЧЕНКО Михаил Васильевич ДЕЛОКАЛИЗАЦИЯ И КОНКУРЕНЦИЯ: КОЛЛЕКТИВНАЯ ДИНАМИКА ОСЦИЛЛЯТОРНЫХ АНСАМБЛЕЙ С НЕЛИНЕЙНОЙ СВЯЗЬЮ И БЕСПОРЯДКОМ 01.04.03 – радиофизика Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Нижний Новгород – 2011 Работа выполнена в Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского Научный консультант : доктор физико-математических наук, профессор В.Д. Шалфеев Официальные оппоненты : член-корреспондент...»

«Афанасьев Антон Евгеньевич СОЗДАНИЕ АТОМНЫХ МИКРОСТРУКТУР НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАЗИРЕЗОНАНСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ. Специальность: 01.04.05 – Оптика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико – математических наук Москва – 2010 Работа выполнена на кафедре квантовой оптики Московского Физико–Технического Института (Государственного университета). Научный...»

«КОСТЮКЕВИЧ Юрий Иродионович Компенсационные ионные ловушки с динамической гармонизацией для масс-спектрометра ионного циклотронного резонанса 01.04.17 – химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва 2014 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном учреждении науки Институте энергетических проблем химической физики им. В.Л.Тальрозе...»

«СОЛДАТОВ Михаил Александрович ПРИМЕНЕНИЕ СИНХРОТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ АТОМНОЙ И ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУР ВОДНЫХ РАСТВОРОВ АЦЕТОНИТРИЛА И ИОНОВ КОБАЛЬТА, МАЛЫХ НАНОКЛАСТЕРОВ ПАЛЛАДИЯ И ДИГИДРОКСИ 2,2’-ДИПИРИДИНА ЗОЛОТА Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Ростов-на-Дону - 2012 Актуальность темы Научный прогресс последних десятилетий предлагает всё...»

«Чижов Юрий Владимирович МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФОТОЭЛЕКТРОННАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ И РАСЧЕТЫ МЕТОДОМ ТЕОРИИ ФУНКЦИОНАЛА ПЛОТНОСТИ -КОМПЛЕКСОВ ХРОМА И ЖЕЛЕЗА Специальность 01.04.17 – химическая физика, в том числе физика горения и взрыва АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Уфа – 2009 Работа выполнена в Федеральном Государственном Образовательном Учреждении Высшего Профессионального Образования Санкт-Петербургский Государственный Университет...»

«Костенко Светлана Сергеевна МОДЕЛИРОВАНИЕ ФИЛЬТРАЦИОННЫХ РЕЖИМОВ ОКИСЛЕНИЯ СМЕСЕЙ МЕТАНА В ПРИСУТСТВИИ ПАРОВ ВОДЫ 01.04.17 – Химическая физика, в том числе физика горения и взрыва АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Черноголовка – 2010 Работа выполнена в Институте проблем химической физики РАН Научный руководитель : доктор физико-математических наук Иванова Авигея Николаевна Научный консультант : кандидат...»

«Скорынин Александр Андреевич ДИНАМИКА ОПТИЧЕСКИХ ИМПУЛЬСОВ ПРИ БРЭГГОВСКОЙ ДИФРАКЦИИ В ГЕОМЕТРИИ ЛАУЭ В ЛИНЕЙНЫХ И НЕЛИНЕЙНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ Специальность 01.04.05 – Оптика Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва – 2013 Работа выполнена на кафедре общей физики физического факультета Московского государственного университета имени М.В....»

«Комаров Сергей Юрьевич СТРУКТУРА ЯДЕР 1f-2p ОБОЛОЧКИ Специальность 01.04.16 – физика атомного ядра и элементарных частиц АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Москва - 2009 Работа выполнена в Отделе электромагнитных процессов и взаимодействий атомных ядер НИИ ядерной физики МГУ имени Д.В....»

«ГЕРШАНОВ Владимир Юрьевич ПРОЦЕССЫ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ И РАСТВОРЕНИЯ В МАЛЫХ ОБЪЕМАХ РАСТВОРОВ В РАСПЛАВАХ Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук Ростов-на-Дону 2011 2 Работа выполнена на кафедре технической физики Южного федерального университета. Официальные оппоненты : доктор физико-математических наук, профессор Греков Анатолий Андреевич доктор физико-математических...»

«Елфимов Сергей Викторович Многоканальная теория квантового дефекта для полярных молекул 01.04.05 – Оптика АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Воронеж – 2014 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Воронежский государственный университет. Научный руководитель : кандидат физико-математических наук, Дорофеев Дмитрий Львович Официальные оппоненты...»

«Левчук Сергей Александрович Свойства осаждённых из лазерной плазмы разбавленных магнитных полупроводников на основе GaSb, Si и Ge, легированных Mn или Fe 01.04.10 – Физика полупроводников Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Нижний Новгород – 2011 Работа выполнена на кафедре электроники твердого тела физического факультета Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского Научный руководитель : доктор...»

«ЮДИН Алексей Николаевич МАГНИТНО-РЕЗОНАНСНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАНОСКОПИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КРИОГЕННЫХ ЖИДКОСТЕЙ Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния Автореферат Диссертации на соискание ученой степени кандидата физико - математических наук Казань 2008 Работа выполнена на кафедре квантовой электроники и радиоспектроскопии...»

«ГНЕЗДИЛОВ ОЛЕГ ИВАНОВИЧ ИССЛЕДОВАНИЕ СПИН-ЗАВИСИМЫХ ФОТОИНДУЦИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ В РАСТВОРАХ МЕТОДАМИ ЯМР И ЭПР СПЕКТРОСКОПИИ 01.04.17 - химическая физика, горение и взрыв, физика экстремальных состояний вещества АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук Казань - 2011 Работа выполнена в отделе химической физики Учреждения Российской академии наук Казанский физико-технический институт им. Е.К. Завойского КазНЦ РАН Научный...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.