ЭФФЕКТЫ САМОВОЗДЕЙСТВИЯ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ИМПУЛЬСОВ ПОВЕРХНОСТНЫХ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН В СТРУКТУРЕ ФЕРРИТ – ДИЭЛЕКТРИК – МЕТАЛЛ

Исследованы эффекты самовоздействия при распространении импульсов поверхностных магнитостатических волн в структуре феррит – диэлектрик – металл. Обнаружено, что поведение огибающей с ростом мощности для импульсов длительностью τ, меньшей времени развития параметрической неустойчивости t* (т < t*), определяется эффектами самовоздействия, тогда как в случае τ > t∗ определяется параметрической неустойчивостью  на временах t > t∗. Обсуждено влияние несолитонной части импульса на распространение солитонов и показано, что их суперпозиция может приводить к немонотонной зависимости пиковой амплитуды импульса поверхностных магнитостатических волн на выходной антенне от амплитуды на входе. Показано, что входные импульсы с формой, близкой к прямоугольной, достигают минимальной длительности по уровню 1/2 на расстояниях, близких к половине дисперсионной длины импульса. Численное моделирование зависимостей длительности и пиковой амплитуды выходного импульса от входной амплитуды и длины пробега импульса, выполненное на основе нелинейного уравнения Шредингера, дает качественное совпадение с результатами эксперимента.

 

 

 

 

 

Ключевые слова: 
-
Литература

1. Marcelli R., Nikitov S.A. Nonlinear Microwave Signal Processing: Towards a New Range of Devices. Kluwer Acad. Publ., 1996.

2. Звездин А.К., Попков А.Ф. К нелинейной теории магнитостатических спиновых волн // ЖЭТФ. 1983. Т. 84, вып. 2. С. 606.

3. Калиникос Б.А., Ковшиков Н.Г., Славин А.Н. Наблюдение спин-волновых солитонов в ферромагнитных пленках // Письма в ЖЭТФ. 1983. Т. 38, No 7. С. 343.

4. De Gasperis P., Marcelli R., Miccoli G. Magnetostatic soliton propagation at microwave frequency in magnetic garnet films // Phys. Rev. Lett. 1987. Vol. 59, No4. P. 481.

5. Tsankov M.A., Chen M., Patton C.E. Forward volume wave microwave envelope solitons in yttrium iron garnet films: Propagation, decay, and collision // J. Appl. Phys. 1994. Vol. 76, No7. P. 4274.

6. Kalinikos B.A., Kovshikov N.G., Patton C.E. Self-generation of microwave magnetic envelope soliton trains in yttrium iron garnet thin films // Phys. Rev. Lett. 1988. Vol. 80. P. 4301.

7. Chen M., Tsankov M.A., Nash J.M., Patton C.E. Backward volume wave solitons in a yttrium iron garnet film: abstract // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 74, No 3. P. 2146.

8. Chen M., Tsankov M.A., Nash J.M., Patton C.E. Backward volume wave soitons in a yttrium iron garnet film // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 49. P. 12773.

9. Nash J.M., Patton C.E., Kabos P. Microwave-envelope soliton threshold powers and soliton numbers // Phys. Rev. B. 1995-I. Vol. 51, No21. P. 15079.

10. Nash J.M., Kabos P., Staudinger R., Patton C.E. Phase profiles of microwave magnetic envelope solitons // J. Appl. Phys. 1998. Vol. 83, No5. P. 2689.

11. Scott M.M., Fetisov Yu.K., Synogach V.T., Patton C.E. Suppression of microwave magnetic envelope solitons by continuous wave magnetostatic wave signals // J. Appl. Phys. 2000. Vol. 88, No7. P. 4232.

12. Kalinikos B.A., Kovshikov N.G., Kolodin P.A., Slavin A.N. Observation of dipole-exchange spin wave soliton in tangentially magnetised ferromagnetic films // Sol. State Comm. 1990. Vol. 74, No9. P. 989.

13. De Wames R.E., Wolfram T. Dipole-exchange spin waves in ferromagnetic films // J. Appl. Phys. 1970. Vol. 41, No 3. P. 987.

14. Гуляев Ю.В., Бугаев А.С., Зильберман П.Е., Игнатьев И.А., Коновалов А.Г., Луговской А.В., Медников А.М., Нам Б.П., Николаев Е.И. Гигантские осцилляции прохождения квазиповерхностной спиновой волны через тонкую пленку железо-иттриевого граната (ЖИГ) // Письма в ЖЭТФ. 1979. Т. 30, вып. 9. С. 600.

15. Бордман А.Д., Никитов С.А. К теории нелинейных поверхностных магнитостатических волн // ФТТ. 1989. Т. 31, вып. 6. С. 281.

16. Nikitov S.A., Jun Su, Marcelli R., De Gasperis P. Modulatiom instability of surface magnetostatic waves in ferromagnetic films // JMMM. 1995. Vol. 145. P. L6.

17. Synogach V.T., Fetisov Yu.K., Mathieu Ch., Patton C.E. Ultrashort microwave pulses generated due to three magnon interactions // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85, No10. P. 2184.

18. Гуляев Ю.В., Зильберман П.Е., Никитов С.А., Темирязев А.Г. Неустойчивость интенсивных магнитостатических волн в нормально намагниченных тонких ферромагнитных пленках // ФТТ. 1987. Т. 29, вып. 6. С. 1794.

19. Kabos P., Xia H., Zhang H., Kolodin P.A., Patton C.E. Brillouin light scattering and magnon wave vector distributions for microwave magnetic envelope solitons in thin films // International symposium on spin waves. St. Petersburg, Russia, 1998.

20. Кокин А.В., Никитов С.А. Влияние непрерывной накачки на распространение солитонов огибающей магнитостатических спиновых волн // ФТТ. 2001. Т. 43, вып. 5. С. 851.

21. Короткевич А.О., Никитов С.А. Фазовая кросс-модуляция поверхностных магнитостатических спиновых волн // ЖЭТФ. 1999. Т. 116, вып. 6(12). С. 2058.

22. Boyle J.W., Nikitov S.A., Boardman A.D., Xie K. Observation of cross-phase induced modulation instability of travelling magnetostatic waves in ferromagnetic films // J. Mag. Magn. Mater. 1997. Vol. 173. P. 241.

23. Marcelli R., Nikitov S.A. Magnetostatic surface wave solitons induced by crossphase modulation // Europhys. Lett. 2001. Vol. 54, No1. P. 91.

24. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Влияние параметрически возбужденных спиновых волн на дисперсию и затухание поверхностных магнитостатических волн в ферритовых пленках // ЖЭТФ. 1999. Т. 115, No1. С. 318.

25. Satsuma J., Yajima N. Initial value problems of one-dimensional self modulation of nonlinear waves in dispersive media // Progr. Theoret. Phys. Supplement. 1974. Vol. 55. P. 284.

26. Вайнштейн Л.А. Распространение импульсов // УФН. 1976. Т. 118, No2. С. 339.

27. Ахманов С.А., Выслоух В.А., Чиркин А.С. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. М.: Наука, 1988. 312 c.

28. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн. М.: Наука, 1979. 384 c.

29. O’Keeffe T.W., Patterson R.W. Magnetostatic surface-wave propagation in finitesamples // J. Appl. Phys. 1978. Vol. 49, No9. P. 4886.

30. Adam J.D. A broadband microwave signal to noise enchancer // IEEE Trans. On Magn. 1980. Vol. 5, No5. P. 1168.

31. Stitzer S.N., Emtage P.R. Nonlinear microwave signal-processing devices using thin ferrimagnetic films // Circ. Syst. Signal Proces. 1985. Vol. 4, No1–2. P. 227.

32. Казаков Г.Т., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Четырехмагнонный распад поверхностных магнитостатических волн в пленках железо-иттриевого граната // ФТТ. 1997. Т. 39. No7. С. 330.

33. Suhl H. The theory of ferromagnetic resonance at high signal powers // J. Phys. Chem. Solids. 1957. Vol. 1. P. 209.

34. Kalinikos B.A., Kovshikov N.G., Slavin A.N. Effect of magnetic dissipation on propagation of dipole spin-wave envelope solitons in yttrium iron garnet films // IEEE Trans. Magn. 1992. Vol. 28. P. 3207.

35. Chen M., Nash J.M., Patton C.E. J. A numerical study of nonlinear Schrodinger equation solution for microwave soliton in magnetic thin films // J. Appl. Phys. 1993. Vol. 73, No8. P. 3906.

36. Boardman A.D., Nikitov S.A., Waby N.A., Putman R., Metha H.M. and Wallis R.F. Effect of third-order dispersion on nonlinear magnetostatic spin waves in feromagnetic films // Phys. Rev. B. 1998. B57. P. 10667.

37. Kindyak A.S., Scott M.M., Patton C.E. Numerical analysis of nonlinear pulse propagation in ferrite-dielectric-metal structure based on the nonlinear Schrodinger equation with higher order term // J. Appl. Phys. 2003. Vol. 93, No 8. P. 4739.

38. Dudko G.M., Filimonov Yu.A., Galishnikov A.V., Marcelli R., Nikitov S.A. Nonlinear Schrodinger equation analysis of MSSW pulse propagation in ferrite-dielectric-metal  structure // Journal on Magnetism and Magnetic Materials. 2004. Vol. 272–275, part 2. P. 999.

39. Галишников А.А., Дудко Г.М., Филимонов Ю.А. Численное моделирование распространения импульсов поверхностных магнитостатических волн в структуре феррит – диэлектрик – металл // РЭ. 2004. Т. 40, No 2. С. 228.

40. Костылев М.П., Ковшиков Н.Г. Возбуждение, формирование и распространение солитоноподобных спин-волновых импульсов в ферромагнитных пленках (численный расчет и эксперимент) // ЖТФ. 2002. Т. 72, No 11. С. 5.

41. Mckinstrie C.J., Bingham R. The modulation instability of coupled waves // Phys. Fluids B. 1989. Vol. 1, No 1. P. 231.

42. Рыскин Н.М. Связанные нелинейные уравнения Шредингера для описания распространения многочастотных волновых пакетов в нелинейной среде с дисперсией // ЖЭТФ. 1994. Т. 106, No 5(11). С. 1542.

43. Галишников А.А., Дудко Г.М., Филимонов Ю.А. Численное моделирование установления солитонного режима распространения импульсов магнитостатических волн // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2005. Т. 13, No 5–6. С. 113.

44. Marcelli R., Nikitov S.A., Filimonov Yu.A., Galishnikov A.A., Kozhevnikov A.V., DudkoG.M. Magnetostatic surface wave bright solitons propagation in ferrite-dielectric-metal structure // IEEE Trans. on Magn. 2006. Vol. 42, No6 (принята к печати).

45. Галишников А.А., Кожевников А.В., Марчелли Р., Никитов С.А., Филимонов Ю.А. Распространение прямоугольных импульсов магнитостатических волн в пленках железоиттриевого граната // ЖТФ. 2006. Т. 76, вып. 5. С. 62.

46. Галишников А.А., Кожевников А.В., Филимонов Ю.А. Компрессия прямоугольных импульсов в линейной диспергирующей среде // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2005. Т. 13, No 1–2. C. 63.

Статус: 
одобрено к публикации
Краткое содержание (PDF): 
Текст в формате PDF: