Гиротропные среды в технике СВЧ. Малков Н.А. - 15 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

распространяется волна, имеющая экспоненциальное распределение поля по толщине пленки, прижатая
к одной из поверхностей пленки и потому называемая поверхностной. Она обладает положительной
дисперсией, а ее частоты лежат выше области безобменных волн в безграничной среде.
Подводя итог обзора спиновых волн в ферритовых пленках, отметим, что их дисперсионные харак-
теристики, а следовательно, и такие параметры, как фазовая и групповая скорости, могут управляться
внешним магнитным полем, так как его величина определяет значение
H
ω
. Это, а также слабое затуха-
ние и простота возбуждения, приводят к практически интересным применениям спиновых волн в СВЧ
электронике.
2.5 НЕЛИНЕЙНЫЕ ЯВЛЕНИЯ В ФЕРРИТАХ
В подразделе 2.4 возбуждение спиновых волн на дефектах структуры и поверхности указано как
один из основных механизмов релаксации однородной прецессии. Такие потери являются линейными,
т.е. не зависящими от амплитуды СВЧ поля. Кроме того, в ферритах наблюдается явление резкого воз-
растания потерь при увеличении мощности СВЧ сигнала. На этом эффекте основано действие широко
распространенных ограничителей СВЧ мощности.
Отметим, что нелинейные эффекты могут быть получены непосредственно из уравнения движения
намагниченности, которое нелинейно по своему существу. Однако, как показывает анализ, такая нели-
нейность на практике не проявляется.
Практически используемая нелинейность возникает благодаря возбуждению однородной прецесси-
ей спиновых волн за счет их взаимосвязи через молекулярное (обменное) поле. Это возбуждение в зави-
симости от амплитуды однородной прецессии носит пороговый характер [2] . Пороговая интенсивность
СВЧ магнитного поля, обеспечивающего такое возбуждение спиновых волн, обратно пропорциональна
времени их релаксации.
Затухание однородной прецессии, обусловленное нелинейными процессами в феррите, зависит от
числа типов возбуждаемых спиновых волн и определяется соотношением между характерными часто-
тами спин – волнового спектра и частотой сигнала. Установить возможные виды переходов однородная
прецессия – спиновая волна легче всего, исходя из корпускулярного представления о волнах как квази-
частицах. Отождествляя спиновые волны и однородную прецессию с квазичастицами, надо определить
их энергию и импульс. Для однородной прецессии с частотой
ω
энергия соответствующей квазичасти-
цы ,ωh а для возбуждаемой спиновой волны
S
ω
h (
34
1005,1
−
⋅=h Дж/c – постоянная Планка). Импульс ква-
зичастицы .Kp
r
h
r
= Для однородной прецессии 0=K
r
и импульс 0
=
p
r
. Для спиновой волны 0≠=
SS
Kp
r
h
r
.
Тогда, исходя из соображений сохранения импульса, при возбуждении спиновой волны однородной пре-
цессией можно представить два вида переходов, показанных на рис. 2.7, где а – переходы I типа, б – пе-
реходы II типа.
Вероятность более сложных многочастичных переходов мала и их можно не учитывать.
Рис. 2.7
Как следует из закона сохранения энергии, для переходов I и II типов
2ω=
ω
S
и
ω
=ω
S
, соответст-
венно. Иными словами, в первом случае возбуждаются спиновые волны с частотой вдвое ниже частоты
однородной прецессии, а во втором – с той же частотой.
На рис. 2.8 представлено положение частоты однородной прецессии относительно спектра спино-
вых волн (рис. 2.4). Очевидно, переходы I типа возможны когда
ω
<
ω
H
2 , а II типа – когда
ω
<
ω
H
. Одна-
ко наиболее вероятными эти переходы будут в случаях, когда возбуждение захватывает длинноволно-
б)
а)

Страницы