| Распространение магнитостатических волн в магнитных каналах, создваемых двумерно неоднородным полем подмагничивания
Диссертация
Автор: Анненков, Александр Юрьевич
Название: Распространение магнитостатических волн в магнитных каналах, создваемых двумерно неоднородным полем подмагничивания
Справка: Анненков, Александр Юрьевич. Распространение магнитостатических волн в магнитных каналах, создваемых двумерно неоднородным полем подмагничивания : диссертация кандидата физико-математических наук : 01.04.11 / Анненков Александр Юрьевич; [Место защиты: Ин-т радиотехники и электроники РАН] - Фрязино, 2009 - Количество страниц: 159 с. ил. Фрязино, 2009 159 c. :
Объем: 159 стр.
Информация: Фрязино, 2009
Содержание:
Список основных обозначений и сокращений
Введение
Глава 1 Распространение магнитостатических волн в магнитных каналах
11 Обзор
12 Постановка задачи и методика измерений
13 Численное моделирование распространения магнитостатических волн в магнитном канале
14 Анализ теоретических и экспериментальных результатов
15 Численное моделирование объемных мод
16 Выводы
Глава 2 Экспериментальное исследование распространения магнитостатических волн в связанных магнитных каналах
21 Введение
22 Постановка задачи и методика измерений
23 Зависимость энергии ПМСВ в каждом канале от продольной координаты
24 Зависимость периода перекачки энергии от частоты ПМСВ
25 Влияние многомодовости
26 Выводы
Глава 3 Численное моделирование распространения магнитостатических волн в связанных магнитных каналах
31 Постановка задачи
32 Методика расчета
33 Распределение потенциала поперек волновода
34 Исследование поведения первой моды
35 Исследование поведения мод высокого порядка
36 Анализ дисперсионных характеристик
37 Выводы
Глава 4 Магнитные каналы сложной формы
41 Введение
42 Математическая модель
43 Случай поверхностных МСВ в обоих каналах сложного волновода
44 Поведение при слабой связи
45 Поведение при сильной связи
46 Случай объемных МСВ в одном канале и поверхностных МСВ в другом канале
47 Выводы
Глава 5 Магнитные пространственные решетки
51 Введение
52 Экспериментальная установка
53 Рассеяние поверхностных магнитостатических волн на магнитной решетке
54 Экспериментальное исследование распространения магнитостатических волн в каналах магнитной решетки
55 Аналитическое решение магнитостатических волн в каналах магнитной решетки
56 Выводы
Глава 6 Структура магнитостатических волн в касательно намагниченной ферритовой пластине
61 Обзор
62 Основные соотношения
63 Обсуждение результатов
64 Выводы
Глава 7 Использование пакета неоднородно намагниченных ферритовых пленок в многоканальном частотно-разделительном фильтре СВЧ
Введение:
Развитие систем радиолокации, навигации и связи требует разработки и создания элементной базы интегральных схем СВЧ для аналоговой обработки сигналов непосредственно в СВЧ диапазоне. С технической точки зрения весьма перспективными в этом плане являются устройства на магнитостати-ческих волнах (МСВ), обладающие рядом привлекательных свойств: широким диапазоном рабочих частот (до 60 ГГц), относительно низкими потерями, возможностью электронной перестройки обрабатываемых частот и согласования с существующими твердотельными генераторами и усилителями.
В последнее время все большее внимание уделяется изучению распространения МСВ в неоднородных магнитных полях. Связано это с возможностью канализации МСВ в каналах, создаваемых этими полями внутри ферри-товой пленки.
В качестве источников неоднородного поля возможно использование микромагнитов. Локально намагничивая ферритовую пленку, они создают в ней неоднородные в поперечном сечении каналы, в которых могут распространяться МСВ.
Кроме того, дальнейшее развитие технологии тонких магнитных пленок, по-видимому, позволит располагать на общей подложке полупроводниковые и спин-волновые элементы устройств вместе с миниатюрными пленочными магнитами, что обеспечит стабильность параметров приборов и значительно снизит их габариты.
Целью диссертационной работы является изучение волноведущих свойств магнитных каналов, создаваемых в ферритовых пленках неоднородными полями различной формы и исследование типов и особенностей распространяющихся в них магнитостатических волн.
Для волноводных мод, распространяющихся в канале, очень важно знать их распределение в поперечном сечении. В связи с этим возник интерес не только к дисперсионным свойствам МСВ, которые изучаются уже довольно долго, но и к распределению полей МСВ внутри ферритовой пленки, которое до сих пор почти всегда опускалось. Поэтому в диссертации большое внимание уделено рассмотрению распределения магнитного потенциала исследуемых МСВ.
Научная новизна работы заключается в том, что в ней впервые:
1. Произведена сепарация МСВ мод, экспериментально наблюдаемых в канале, созданном неоднородным магнитным полем. Выявлены особенности их распределения по ширине канала.
2. Методами компьютерного моделирования обнаружено расталкивание объемных мод МСВ внутри канала, созданного неоднородным полем под-магничивания.
3. Экспериментально обнаружено попеременное перетекание энергии при распространении МСВ в двух связанных параллельных магнитных каналах.
4. Методами компьютерного моделирования показано, что намагниченная область ферритовой пленки между двумя связанными каналами может вести себя и как проводник переменного поля и как среда с собственными колебаниями.
5. Доказано влияние формы неоднородности постоянного магнитного поля на дисперсионные характеристики МСВ мод, распространяющихся в образованном этим полем волноводе.
6. Экспериментально показана возможность распространения объемных МСВ в каналах магнитной решетки перпендикулярно магнитному полю, отсутствующая в однородном поле.
7. Обнаружена особенность распределения объемных МСВ по толщине в касательно намагниченной ферритовой пластине при критическом направлении волнового вектора, совпадающим с направлением отсечки для поверхностных МСВ.
Новые научные результаты, полученные в ходе диссертационного исследования, позволили сформулировать следующие научные положения, выносимые на защиту.
1. МСВ, возбуждаемые в магнитном канале, образованном в ферритовой пленке неоднородным касательным полем типа «вал», имеют многомодовый характер. Эффективная ширина поверхностных МСВ мод в магнитном канале зависит как от волнового числа, так и от номера моды. В области малых волновых чисел распределение поверхностных МСВ мод по толщине пленки проходит через ноль, что характерно для объемных волн; а ширина моды увеличивается с ростом волнового числа.
2. Наличие магнитного канала обеспечивает возможность распространения объемных МСВ перпендикулярно касательному магнитному полю. Вол-новодные объемные моды имеют прямую дисперсию, в отличие от обратной дисперсии у ОМСВ в однородно намагниченной ферритовой пленке. Наличие канала приводит к взаимодействию между собой объёмных МСВ мод, существующих в однородно намагниченной ферритовой плёнке.
3. Два связанных магнитных канала с промежутком между ними одновременно являются волноводом сложной формы; намагниченная область ферритовой пленки между каналами в зависимости от частоты ведет себя и как инертное пространство и как среда с собственными колебаниями.
4. Выбирая соответствующим образом конфигурацию поля подмагничи-вания, создающего МСВ-волновод, можно управлять формой дисперсионных кривых волноводных мод, добиваясь их прямолинейности в требуемых диапазонах частот.
5. Вид распределения объёмных МСВ по толщине касательно намагниченной ферромагнитной пластины имеет скачкообразное изменение при совпадении направления волнового вектора с направлением отсечки для поверхностных волн.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
1. Выявлены закономерности распространения МСВ в магнитных каналах.
2. Создан пакет программ, позволяющий рассчитывать магнитное поле, создаваемое реальными магнитами различной формы.
3. Создан пакет программ, позволяющий моделировать распространение МСВ волн в магнитных каналах, созданных двумерно неоднородным полем подмагничивания различной конфигурации.
4. Получены точные выражения, описывающие распределения объемных и поверхностных МСВ внутри однородно намагниченной ферритовой пленки.
Перечисленные результаты могут быть использованы для расчетов СВЧ устройств на МСВ.
Основные результаты диссертации опубликованы в работах, список которых приведен в конце диссертации.
Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения и списка использованных литературных источников.
|
