Исследование электро-магнитно-акустического взаимодействия в нелинейных кристаллах и разработка новых принципов обработки сигналов на его основе

• Автор: Зайцев, Борис Давыдович
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 408 с. : ил.

-7
РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ Саратовский филиал
На правах рукописи УДК 548:53+534.22;
ЗАЙЦЕВ Борис Давыдович
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРО-МАГНИТО-АКУСТИЧЕСКОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В НЕЛИНЕЙНЫХ КРИСТАЛЛАХ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ ПРИНЦИПОВ ОБРАБОТКИ СИГНАЛОВ НА
ЕГО ОСНОВЕ
Специальность 01.04.03- Радиофизика
ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Научный консультант: академик РАЕН, профессор, д.ф.-м.н.
Н. И. СИНИЦЫН
САРАТОВ 1997г.
СОДЕРЖАНИЕ
ПРЕДИСЛОВИЕ
I ЧАСТЬ. ЭЛЕКТРО - МАГНИТО - АКУСТИЧЕСКОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ В ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ, ЭЛЕКТРОСТРИКЦИОННЫХ, ПЬЕЗОПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ И МАГНИТНЫХ МАТЕРИАЛАХ И СТРУКТУРАХ ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЪЕМНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В НЕЛИНЕЙНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ ВО ВНЕШНИХ ПОЛЯХ
1.1. Введение
1.2. Исходные уравнения
1.2.1. Пространственное положение материальной частицы
1.2.2. Уравнение движения деформированной среды
1.2.3. Уравнения электростатики в материальном описании
1.2.4. Уравнения состояния нелинейной среды во внешнем поле
1.3. Распространение ОАВ в нелинейных электроакустических кристаллах во внешнем электрическом поле
1.3.1. Уравнения и тензор Грина- Кристоффеля для механически зажатого кристалла
1.3.2. Уравнения и тензор Грина- Кристоффеля для механически свободного кристалла
1.4. Влияние внешнего электрического поля на характеристики ОАВ в титанате стронция
1.4.1. Краткое описание материала и специфика уравнений состояния

1.4.2. Влияние внешнего электрического ноля на фазовую скорость 67 ОАВ
1.4.3. Влияние различных нелинейных эффектов на величину элек- 81 тро - акустического взаимодействия
1.4.4. Поведение акустических осей во внешнем электрическом поле
1.4.5. Электрически управляемая эллиптическая поляризация
1.4.6. Влияние электрического поля на характеристики внутренней 94 конической рефракции
1.4.7. Электрически управляемое коллимирование акустического 98 луча
1.5. Влияние внешнего электрического поля на характеристики 104 ОАВ в ниобате лития
1.5.1. Краткое описание материала и специфика основных уравнений
1.5.2. Влияние внешнего электрического поля на фазовую скорость 104 ОАВ
1.5.3. Влияние различных нелинейных эффектов на величину элек- 119 тро - акустического взаимодействия
1.5.4. Поведение акустических осей во внешнем электрическом поле
1.5.5. Электрически управляемая эллиптическая поляризация
1.5.6. Влияние внешнего электрического поля на характеристики 127 внутренней конической рефракции
1.6. Выводы
2. ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ В НЕЛИНЕЙНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ ВО ВНЕШНИХ ПОЛЯХ
2.1. Введение
2.2. Исходные уравнения

нически закрепленного кристалла в материальных уравнениях, т.е. пренебрежение статическими деформациями, возникающими во внешнем поле и приближения механически свободного кристалла в уравнениях движения. По-видимому, такой подход можно считать приемлемым лишь при малой величине наведенного пьезоэффекта. Это сильно затрудняет экспериментальную реализации и проверку полученных выводов, вследствие проблематичности создания на практике условий механически зажатого кристалла.
В особую группу можно выделить работы исследователей из Красноярского института физики СО РАН, выполненные под руководством К.С.Александрова [81-92]. Ими исследованы нелинейные электромеханические свойства пьезоэлектрических кристаллов кубической системы типа германата и силиката висмута. Авторы скрупулезно и последовательно вывели уравнения состояния нелинейной среды исходя из представлений равновесной термодинамики, учли все эффекты второго порядка, анизотропию среды и сделали различие между механическим и термодинамическим напряжением. Они отметили несимметричность тензора Грина- Кристоффеля, увязывая ее лишь с обратным линейным пьезоэффектом. Ими разработаны статические и динамические методы определения нелинейных материальных констант и проведены их измерения для германата и силиката висмута [82-84]. Особо отмечены трудности нахождения электрострикционных констант для пьезоэлектрического кристалла, которые были успешно преодолены с помощью специально разработанного метода [84].
Далее они детально исследовали анизотропию полевых зависимостей изменения скорости объемных акустических волн в германате и силикате висмута [85,86,88], отметили их линейный характер и проанализировали возможные применения изученного явления. При этом авторы использовали наиболее точные численные методы решения уравнения Кристоффеля для возмущенного внешним электрическим полем кристалла.
Они также изучили поведение акустических осей типа [100] и [111] [87] в пьезо-