Главная  Развитие электрики 

[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [ 37 ] [38] [39] [40] [41] [42] [43]

Когерентная длина определяется следуюгцим выражением:

/ког -

7ГС2 {2n + lf

(6.12)

На расстоянии z < /ког статистика доменов не успевает сказаться, и преобразование фактически происходит как на периодической совокупности доменов. При / /ког

ReY = К

2шс cj/k

(6.13)

Основное отличие (6.13) от (6.11) в том, что при / /ког реальная часть проводимости нарастает лигаь пропорционально длине, поскольку статическая емкость С = ба (47гс/) нарастает пропорционально длине. Как следствие этого, а не зависит от длины. Этот случай соответствует некогерентной генерации фо-нонов электрическим полем.

Обгцая длина ПДС L не влияет на параметры резопанспых частот, но определяет значения коэффициента преобразования М электрической энергии в акустическую энергию

(6.14)

где К - коэффициент электромеханической или магнитоупругой связи; Nd - число доменных границ.

Для резонансной доменной структуры {D = тгп/к) амплитуда генерируемой акустической волпы является периодической функцией х:

2sck

(6.15)

Первые эксперименты по генерации поверхностных и объемных акустических волн переменным электрическим полем были выполнены на фотоиндуцированной голографической регаетке в фоторефрактивных кристаллах [219] и на индуцированной доменной структуре в германате свинца [220]. В работе [220] была получена генерация продольных акустических волн в сегнето-электрике германате свинца (РЬ5Сез04), имевгаем сформированную электрическим нолем систему плоских доменных границ, в приложенном переменном электрическом поле (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Геометрия доменной структуры (а) и вид функции возбуждения {б)



Возбуждение акустических волн на частотах 5 и 10 МГц носило резонансный характер нри соответствии данных частот

периодам доменных струк-

Л, дБ

-30 -

-40 -

-50 1


Рис. 6.3. Потери на однократное преобразование как функция числа доменов N: теоретические кривые (сплошные линии) и экспериментальные данные (точки)

тур 0,58 и 0,29 мм. Было обнаружено, что ПДС одинаково излучают акустические волны в обе стороны. Зависимость потерь па преобразование от количества доменов вполне соответствовала теоретическим расчетам (рис. 6.3) [220].

Таким образом, в этих экспериментах уже наблюдалось значительное увеличение по сравнению с монодоменными образцами коэффициента преобразования энергии электрического но-

ля в акустическую энергию. Значительное расгаирение частотного диапазона генерации вплоть до 1000 МГц было достигнуто

в работах [47, 49], что стало способов формирования ПДС с размерами доменов в несколько микрометров. Позднее была осугцествлена генерация акустических волн в ниобате лития при возбуждении переменным полем КПДС [124]. Экспериментально исследованные спектры генерационных частот вполне соответствовали теоретическим расчетам для периодических и квазипериодических доменных структур [221, 222] (рис. 6.4).

Генерация акустических колебаний в магнитных кристаллах (ферро- и антиферромагнетиках) иод действием неременного магнитного ноля теоретически рассма-

возможным после разработки


64,7 82.2

/, МГц


Рис. 6.4. Спектр ультразвуковых колебаний для КПДС: а -расчетный; б" - экспериментальный [124]



-(), (6.17)

2МН, Г/ = -

где со - собственная частота колебаний границы; Г - коэффициент затухания в самой границе, учитываюгций потери на возбуждение акустических колебаний.

Возможность генерации ультразвуковых колебаний неременным магнитным нолем в ферромагнетиках впервые была экспериментально продемонстрирована Сиви [2] в образцах гематита (а-Ге20з) и борате железа (ГеВОз). Резонансные акустические

колебания возникали на частотах / = {c/p) {2L), т. е. в образцах нолуволновой толгцины.

Впоследствии было обосновано и экспериментально подтверждено, что генерация акустических колебаний в магнетиках посредством пространственно однородного переменного магнитного поля возможна за счет высгаих гармоник индуцированной намагниченности [204]. Если колебания намагниченности М представить в виде ряда Фурье но волновым векторам к:

M{t)= Y1 M{kn,t)exp{iknz), (6.18)

71 = -оо

где кп = (2n + l)7r/L, то каждая из компонент Mn{t) может возбуждать акустическую волну и{кт t) с соответствуюгцим волновым вектором. Паибольгаая амплитуда колебаний, так же как и в нредыдугцем случае, будет возникать при кратности длины акустической волны размеру образца или размеру домена.

тривалось неоднократно [191-193, 211, 212, 223]. Причем во всех случаях рассматривалась генерация акустических колебаний за счет упругих смегцений доменных границ в переменном магнитном ноле. Наиболее сугцественным обстоятельством было многократное (в сотни и тысячи раз) нревыгаение длины волны магнитного ноля но сравнению не только с толгциной доменных границ, но и с размерами образца. Поскольку при этом факте переменное магнитное поле в пределах образца является однородным с амплитудой

Я,(*)=Я,(0)е--*, (6.16)

если оно направлено вдоль оси легкого намагничивания то для эффективной генерации акустических мод необходимо наличие неоднородных деформаций либо по толгцине доменной границы, либо в пределах самого образца. С учетом выгаесказанного смегцение границы под действием переменного магнитного ноля вследствие эффекта магнитострикции имеет вид



[0] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] [30] [31] [32] [33] [34] [35] [36] [ 37 ] [38] [39] [40] [41] [42] [43]

0.0008