Эффекты самовоздействия магнитостатических волн в ферромагнитных пленках

• Автор: Дудко, Галина Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 147 с. : ил

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПО ПРОБЛЕМЕ

1.1 Место процессов самовоздействия в нелинейной динамике МСВ

1.2 Нелинейное параболическое уравнение как инструмент теоретического

и численного исследования процессов самовоздействия

2 ПОСТАНОВКА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОГО

ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Особенности в постановке вычислительного эксперимента для исследо-

вания эффектов самовоздействия МСВ по сравнению с аналогичными экспериментами в задачах нелинейной оптики

2.2 Два типа решаемых задач

2.3 Определение дисперсионных параметров МСВ
2.4 Численные методы
2.4.1 Чисто неявная разностная схема
2.4.2 Схема Писмена-Рэкфорда
2.4.3 Оценка качества используемых разностных схем
3 САМОМОДУЛЯЦИЯ МСВ и
САМОСЖАТИЕ ВОЛНОВЫХ ПАКЕТОВ
3.1 Непрерывный режим возбуждения МСВ
3.1.1 Обсуждение результатов вычислительного эксперимента
3.1.2 Сопоставление результатов вычислительного н лабораторного
экспериментов
3.2 Импульсный режим возбуждения МСВ
3.2.1 Обсуждение результатов вычислительного эксперимента
3.2.2 Сопоставление результатов вычислительного и лабораторного
экспериментов
3.3 Воздействие внешнего периодического возмущения на режим самомо-
дуляции МСВ
3.3.1 Влияние внешнего периодического воздействия на режим одночастотной самомодуляции
3.3.2 Влияния внешнего периодического воздействия на режим стохастической самомодуляции
3.3.3 Зависимость характера самомодуляции МСВ от выбора точки
наблюдения
3.4 Выводы
4 ЭФФЕКТЫ САМОВОЗДЕЙСТВИЯ ДИПОЛЬНЫХ ООМСВ, ВОЗБУЖДАЕМЫХ
АНТЕННОЙ С КОНЕЧНОЙ АПЕРТУРОЙ
4.1 Непрерывный режим возбуждения МСВ
4.1.1 Самофокусировка и самоканализация волновых пучков ООМСВ
4.1.2 Влияние на развитие процесса самофокусировки вида апертурной функции

4.1.3 Взаимодействие пространственных солитонов
4.1.4 Замечание
4.2 Импульсный режим возбуждения МСВ
4.2.1 Самовоздействие 2Б-импульсов ООМСВ в среде без диссипации
4.2.2 Влияние диссипации на режимы самовоздействия 2Б-импульсов ООМСВ
4.2.3 Замечание
4.3 Выводы
5 ЭФФЕКТЫ САМОВОЗДЕЙСТВИЯ МСВ ПРИ
ОДНОВРЕМЕННОМ РАЗВИТИИ ПРОЦЕССОВ
САМОМОДУЛЯЦИИ И САМОФОКУСИРОВКИ
5.1 Непрерывный режим возбуждения МСВ
5.1.1 Самовоздействие волновых пучков ООМСВ при наличии сильной дисперсии в среде без диссипации
5.1.2 Влияние диссипации на режимы самовоздействия волновых пучков "силыюдисперсионных" ООМСВ
5.1.3 Локальные характеристики самомодуляции ограниченных само-поддерживающихся волновых пучков
5.2 Импульсный режим возбуждения МСВ
5.2.1 Самовоздействие 2В-импульсов ООМСВ при наличии сильной дисперсии в среде без диссипации
5.2.2 Влияние диссипации на режимы самовоздействия 20-импульсов "сильнодисперсионных'' ООМСВ
5.3 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Магнитостатические волны (МСВ) сверхвысокочастотного диапазона (СВЧ) (1-60 ГГц), распространяющиеся в магнитоупорядоченных диэлектриках, интенсивно исследуются как теоретически, так и экспериментально примерно с середины семидесятых годов. Интерес к МСВ определяется, прежде всего, перспективой их практического использования в системах радиосвязи и телекоммуникаций. К настоящему времени известно немало уникальных и. в ряде случаев, не имеющих аналогов линейных и нелинейных устройств на МСВ, находящихся на различных стадиях разработки либо уже использующихся [1, 2]. В качестве примера, можно назвать дисперсионные [3] и бездисперсионные [4] перестраиваемые линии задержки, полосовые фильтры [5], резонаторы [5, 6), шумоподавители [7], ограничители мощности [8], линии задержки на спиновом эхе [9]. Такие устройства допускают электронную перестройку, имеют малый уровень собственных шумов и совместимы с планарной технологией.
С другой стороны, уникальная совокупность свойств МСВ, приводящая к большому разнообразию физических эффектов, наблюдающихся при возбуждении, распространении и взаимодействии волн, обуславливает интерес к МСВ с фундаментальной точки зрения.
Первые эксперименты по наблюдению МСВ были выполнены с объемными образцами железоиттриевого граната (ЖИГ) в работах [10, 11]. Однако, широкие исследования свойств МСВ начались после освоения технологии жидкофазной эпитаксии высококачественных пленок ЖИГ на подложках из галлий-гадолиниевого граната (ГГГ) [12]. В таких пленках МСВ легко возбуждаются и распространяются на расстояния в десятки и сотни длин волн.
Распространение МСВ становится существенно нелинейным при легко достижимых в эксперименте уровнях падающей мощности (<1 Вт) [11, 13, 14].
Принято выделять две группы нелинейных процессов, проявляющихся при распространении спиновых волн в ферромагнетиках [15]. Первая группа объединяет эффекты, порожденные развитием параметрической неустойчивости МСВ, которая приводит к возбуждению неравновесных магнонов преимущественно в коротковолновых участках спектра спиновых волн. Вторая группа включает в себя такие явления, как образование солитонов огибающей, самомодуляция волн и самофокусировка волновых пучков, являющиеся следствием развития модуляционной неустойчивости.
В массивных образцах ЖИГ (сферах, цилиндрах), как правило, исследуется параметрическая неустойчивость спиновых волн [15-24]. Причем, возможность на эксперименте исследовать динамику спиновой системы далеко за порогом параметрической неустойчивости спиновых волн позволяет наблюдать широкий спектр нелинейных эффектов, большинство из которых удается описать с привлечением теории параметрической неустойчивости Сула и Б-теории Захарова. Львова, Старобинца [17, 21].
В пленках ЖИГ процесс параметрического возбуждения спиновых волн порой существенно отличается от случая массивных образцов благодаря многомодовости спектра спиновых волн, сильной анизотропии формы и волновому характеру накачки.
К настоящему времени накоплен обширный экспериментальный материал по наблюдению эффектов параметрической неустойчивости МСВ в пленках и многослойных структурах: измерены пороги параметрической неустойчивости МСВ, обуслов-

Правомерность такого подхода, конечно, может вызывать сомнения. Однако, проведенные нами сопоставления решений, описанных другими авторами и посчитанных по другим программам [57], с решениями, получающимися с использованием наших программ при параметрах МСВ из [57], дают их хорошее соответствие друг другу, что убеждает в возможности применения описанного приема для подавления нежелательного нелинейного затухания и позволяет избежать использования сложных разностных схем и сократить время выполнения программ.
Следует отметить, что при численном решении двумерной задачи в случае соизмеримых по величине коэффициентах дисперсии и дифракции нелинейное затухание разностной схемой не вносилось, и необходимость использования компенсирующего члена не возникала.