ОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУР ПРИ ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ ДВУМЕРНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ИМПУЛЬСОВ МАГНИТОСТАТИЧЕСКИХ ВОЛН В МАГНИТНЫХ ПЛЕНКАХ

January 8, 2013 by admin Комментировать »

Рапопорт Ю. Г. Киевский национальный университет им. Тараса Шевченко, физический факультет Просп. Гпушкова 2, физический факультет, г. Киев, 03680, Украина тел.: +38(044) 266 44 57, e-mail: laser@i.kiev.ua

Аннотация – Показана возможность формирования новых многосолитонных структур при параметрическом взаимодействия нелинейных импульсов обратных объемных магнитостатических волн (ООМСВ) в ферритовой пленке (ФП) в присутствии поля накачки на частоте, равной удвоенной частоте ООМСВ. Обним из примеров является формирование структуры из четырех буллетов, два их которых образуются в результате параметрического взаимодействия на основе падающего импульса и два- на основании импульса «холостого хода»

I.                                       Введение

Ранее была показана возможность обращения волнового фронта и усиления солитонов при параметрическом взаимодействии двумерных импульсов ООМСВ [1]. Новый метод для вывода эволюционных уравнений в слоистых нелинейных гиротропных средах (см., например, [2]) был развит [1] с учетом наличия параметрического взаимодействия двумерных падающего импульса и образующегося при параметрическом взаимодействии импульса «холостого хода», имеющего ту же центральную частоту, что и падающий импульс, но распространяющегося в противоположном направлении в ФП (ЖИГ). В настоящей работе показана возможность и исследовано формирование новых многосолитонных структур, образующихся при параметрическом взаимодействии двумерных импульсов ООМСВ.

II.                              Основная часть

Рассмотрено взаимодействие нелинейных падающего импульса ПОМСВ и образующегося при параметрическом взаимодействии импульса «холостого хода», распространяющихся навстречу друг другу с равными частотами в касательно намагниченной ФП. Метод основан на рассмотрении уравнений для монохроматических магнитостатических волн в линейной среде и нелинейных волн в среде с той же структурой, но с учетом (слабой) нелинейности, имеющих медленно меняющиеся амплитуды. Предполагается, что рассматриваемая нелинейная волна в первом приближении имеет ту же дисперсию и то же распределение полей в направлении, перпендикулярном слоям рассматриваемой стоистой системы, что и линейная волна. В результате применения процедуры, аналогичной той, которая используется для вывода закона сохранения энергии, с учетом параметрического взаимодействия получена система связанных нелинейных нестационарных уравнений Шредингера с дополнительными членами, описывыающими параметрическое взаимодействие, для (безразмерных) амплитуд Uj возмущений намагниченности, где / = 1,2номера рассматриваемых импульсов. Некоторые примеры образующихся в результате параметрического взаимодействия структур в момент времени после выключения параметрического взаимодействия показаны на Рис. 1-3. Рис. 1 иллюстрирует расщепление импульса «холостого хода» при относительно большой амплитуде входного импульса и небольшой амплитуде поля накачки. Структуре, показанной на Рис. 1, предшествует сформировавшийся буллет [3] на основе падающего импульса и уже начавший расщепляться импульс «холостого хода». Этот эффект, очевидно, связан с нелинейным сдвигом фаз, вызванным наличием относительно мощного входного импульса и уменьшением эффективности параметрической накачки и одновременным развитием поперечной неустойчивости для вторичного импульса в достаточно широкой ФП (Рис. 1). Рис. 2 показывает формирование структуры из четырех буллетов при достаточно больших значениях амплитуд как падающего импульса так и поля накачки.

Рис. 1. Распределение квадрата амплитуды возмущения намагниченности в плоскости ФП. Нормализованные амплитуда входного импульса и поля накачки, параллельного внешнему приложенному к ФП магнитному полю, равны = 10.42 U Р = 2. Длительность входного

импульса равна 20 ns, момент времени t = lOSns (отсчитываемый от времени, когда максимум входного импульса находится на входе в

систему) выбран через 26 ns после отключения

поля накачки.

Fig.1. Distribution of squared ampiitude of magnetization perturbation in FF piane. Normalized input pulse amplitude and pump field, parallel to external magnetic field, are equal =10.42 и P = 2. Input pulse

duration is 20ns, instant time t =6ns (counted from time, when input pulse maximum is in the input) is chosen after 26 ns after the pump field is cut off.

Ha Рис. 3 показано формирование в узкой ФП (где поперечная неустойчивость ООМСВ отчасти подавлена) своеобразных «буллетоподобных импульсов ножеобразной формы».

Рис. 2. Формирование структуры из четырех буллетов при нормализованных амплитудах входного импульса и поля накачки, равных, соответственно, = 10.42и Р = 4; t = 130«5.

Рис. 2. Forming of four-bullet structure at normalized amplitudes of the input pulse and pump field, which are C/„ =10.42and P = 4: t = l3Qns, respectively.

Puc. 3. Распределение квадрата амплитуды возмущения намагниченности в плоскости ФП.

Нормализованные амплитуда входного импульса и поля накачки равны Ug =\.и Р = 5: t = 6ns.

Рис. 3. Distribution of squared amplitude of magnetization perturbation in FF plane. Normalized amplitude of the input pulse and pump field are equal

[2] Zaspel C. E., Rapoport Yu. G., Grimalsky V. V., Sanchez- Mondragon J. Nonlinear Lorentz lemma with the influence of exchange interaction and propagation ofthe magnetostsaic waves with higher diffraction and dispersion. 2004 14th Intern. Conf. «Microwave & Telecommunication Technology». (CriMiCo 2004). 13-17 Sept., Sevastopol, Crimea, Ukraine. Proceedings, IEEE Catalog No 04EX843, pp. 361-363.

[3] Bauer М., ButtnerO., DemokritovS. O., Hillebrands B., Grimalsky V. V., Rapoport Yu. G., Slavin A. N. Observation of spatiotemporal self-focusing of spin waves in magnetic films. Phys. Rev. Lett., 1998, v. 81, No 17, pp. 3769-3772.

У таких импульсов, в отличие от буллетов в широкой ФП с круглым поперечным сечением [3], продольный размер значительно меньше поперечного.

III.                                  Заключение

Развит новый метод для вывода нелинейных эволюционных уравнений для волн в слоистых гиро- тропных средах с учетом параметрического взаимодействия. Показана возможность и исследовано формирование новых многосолитонных структур при параметрическом взаимодействии двумерных импульсов в ФП. Прослежены характерные особенности коэффициента передачи амплитуды импульса от входа до выхода системы, связанные с формированием нелинейных структур.

IV.                           Список литературы

[1]  Grimalsky V., Rapoport Yu., Slavin A., Zaspel C. Parametric amplification and wave front conjugation of 2D pulse in ferromagnetic film. 2000 March meeting bulleten ofthe Amera- can physical society. Minneapolis 2000. V. 45, No 1, Z25.5,

P. 1035.

FORMATION OF STRUCTURES UNDER PARAMETRIC COUPLING OF TWO-DIMENSIOANAL NONLINEAR PULSES OF MAGNETOSTATIC WAVES IN MAGNETIC FILMS

Rapoport Yu. G Kiev National Taras Shevchenko University,

Physics faculty Prosp. Glushkov 2, Kiev, 03680, Ukraine Ph.: 380 44 266 44 57, e-mail: laser@i.kiev.ua

Abstract – A possibility of formation of the nonlinear structures under the parametric interaction of nonlinear pulses of the backward volume magnetostatic waves (BVMSWs) in the ferrite film (FF) is shown.

I.                                         Introduction

Before [1] wave front conjugation and soliton amplification under parametric interaction of 2D pulses of BVMSW in FFs were considered. The method for the derivation of nonlinear wave evolution equations in the layered gyrotropic media [1] is developed taking into account parametric coupling. This method is an extension of the method described in [2]. Formation of new multisoliton structures in the ferrite films under the parametric coupling ofthe 2D nonlinear pulses is investigated.

II.                                        Main Part

Interaction of two nonlinear pulses of BVMSW propagating in the longitudinally magnetized FF is modeled. One of them is incident pulse, the other (idle wave pulse) arises due to parametric coupling and has the same frequency and propagates in the direction opposite to the direction of incident pulse. Pumping field has frequency equal to double central frequency of the incident pulse and is almost homogeneous in the scale ofthe wavelength ofthe incident wave. Figs. 1-3 illustrate the examples of some of possible structure formation. Fig. 1 shows the splitting of idle wave pulse in the case of relatively high amplitude ofthe incident pulse and moderate amplitude of pumping wave. Figs. 2,3 show a possibility of formation ofthe structure with four bullets [3] in the wide FF and a «knife-shaped bullet» in the narrow FF, respectively. Some peculiarities of the dependence of coefficients of transformation ofthe pulse amplitude from the input to the output of the system on the amplitudes of incident pulse and pumping field are connected with formation of multisoliton structures.

III.                                       Conclusion

The parametric coupling of two nonlinear pulses of BVMSW propagating in FF in the opposite directions (the second pulse arrives due to the parametric coupling) is modeled using the new method. A possibility of the formation of the new multisoliton structures is shown.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2006г. 

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты