Гиротропные среды в технике СВЧ. Малков Н.А. - 13 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

затихание волн резко возрастает на характерных частотах спектра:
H
ω
– для продольно-намагниченного
феррита и
⊥
ω – для поперечно-намагниченного. Для образцов конечных размеров рост потерь происхо-
дит на частоте внешнего ферромагнитного резонанса.
2.4 ВОЛНЫ В ОБРАЗЦАХ КОНЕЧНЫХ РАЗМЕРОВ
Выше рассмотрены собственные волны неограниченной гиротропной среды. Математически неог-
раниченность среды проявилась в том, что мы полагали зависимость переменных величин от координат
только в направлении распространения волны. Очевидно, это справедливо в случае весьма протяжен-
ных в поперечном сечении образцов, когда эффекты на поверхности не могут существенно повлиять на
распространение волн в объеме. Говоря о "больших" или "малых" поперечных размерах, следует соот-
носить их с длиной рассматриваемой волны. Для областей электромагнитных волн, выделенных на
рис. 2.2 и рис. 2.3, реально используемые ферритовые образцы практически никогда не превышают су-
щественно длины волны, т.е. являются средой c "конечными размерами". По отношению к спиновым
волнам те же элементы могут считаться неограниченными. Следует отметить, что возникновение спи-
новых волн в образцах, использующих длинноволновые (электромагнитные) эффекты, приводит к уве-
личению потерь. Последние связаны с передачей энергии от однородной прецессии спиновым волнам и
их дальнейшей релаксацией на решетке кристалла. Центрами возбуждения спиновых волн могут слу-
жить объемные и поверхностные дефекты кристаллической решетки, а также макроскопические нере-
гулярности. Во многих случаях этот механизм потерь может оказаться более значимым, чем непосред-
ственная релаксация однородной прецессии. Поэтому с точки зрения построения СВЧ устройств с ма-
лыми потерями возбуждение спиновых волн является нежелательным и накладывает особые требования
на совершенство структуры и качество обработки поверхности ферритового образца. Исключение со-
ставляют практически используемые нелинейные эффекты.
Спиновые волны (как обменные, так и безобменные) существенно короче внешних электромагнит-
ных СВЧ колебаний. Поэтому структура этих коротковолновых процессов не сказывается непосредст-
венно на распределении внешних электромагнитных полей, и они учитываются лишь как дополнитель-
ный механизм потерь, определяя мнимые составляющие компонент тензора магнитной проницаемости.
Спектр спиновых волн для неограниченной среды легко получается из более общих дисперсионных
соотношений, выведенных в предыдущих подразделах. В самом деле, рассматривая лишь коротковол-
новые колебания, можно пренебречь в (2.7) и (2.10) слагаемыми, пропорциональными (K
0
/ K)
2
. Тогда с
учетом (2.4) получаем для спиновых волн:
(
)
o
r
r
0||
0
=β
i
HK
2
K
MH
αω+ω=ω ;
(
)
o
r
r
90
0
=β⊥
i
HK
(
)
(
)
MMHMH
KK ω+αω+ωαω+ω=ω
222
.
Здесь под β понимается угол между направлением распространения волны и полем постоянного под-
магничивания. Можно показать [3], что при произвольном
β
(
)
(
)
βω+αω+ωαω+ω=ω
2222
sin
MMHMH
KK
. (2.12)
На рис. 2.4 представлен вид спектра волн, соответствующий уравнению (2.2). Спектр ограничен ли-
ниями с β = 0° и 90°. Обрыв линий в области малых K означает, что в этой области надо пользоваться
более общими характеристиками (см. рис. 2.2 и рис. 2.3). Линии, отвечавшие промежуточным значени-
ям β, образуют на рис. 2.4 непрерывную полосу спектра между верхней и нижней границами.

Страницы