Книги по разным темам Pages:     | 1 | 2 |

Изменение поля H существенно сказывается на всех динамических характеристиках МСВ, в частности на групповой скорости. Поэтому разным значениям H (при одинаковой длительности импульса) отвечают разные пространственные параметры солитона: с увеличением H длина импульса увеличивается, а амплитуда уменьшается.

Рассмотренные решения являются стационарными и устойчивыми, однако длина волновода для МСВ ограРис. 1. Профили огибающих ПИ с j = 2, являющиеся соничивается несколькими сантиметрами и вводимые им- литонными решениями (сплошные кривые) и формируемые пульсы, как правило, не успевают перейти к солитонно- через t = 1.2 s при начальном гауссовом профиле с a02 = as(штриховые кривые); H = 2.6kOe, q =(4, 8) 108 s-1 (криму профилю. Поэтому представляет интерес динамика вые 1, 2 на части a) и q = 5 108 s-1, H = 2.4, 2.6kOe (крираспространения в волноводе гауссова импульса, как вые 1, 2 на части b), n = 20 ns, l = 5 m.

наиболее близкого к реально возбуждаемому в структуре. На рис. 1 штрихом для параметров, соответствующих непрерывным кривым, приведены профили огибающих ПИ (для j = 2) через t = 1.2 s (что отвечает прохождеРассмотрим теперь случай, когда амплитуда вводимонию импульсом расстояния L 2cm) при его начальго гауссова импульса меньше величины as2, отвечающей ном гауссовом профиле: ag2() =a02 exp(-2/402), где устойчивому солитонному решению. На рис. 2 приведеамплитуда a02 = as2 удовлетворяет соотношению (15).

ны профили ПИ с j = 2, отвечающие моменту времени Видно, что амплитуда распространяющегося гауссова импульса оказывается несколько больше амплитуды со- t = 1.2 s и получающиеся из гауссовых импульсов с налитона, а наибольшее отличие их профилей от солитон- чальными амплитудами a02 = 0.03, 0.035, 0.04 (a, b, c) ного имеет место в области ДхвостовУ. при эффективном магнитном поле h = 2.6 kOe, толщине Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 476 А.М. Шутый, Д.И. Семенцов магнитных слоев l = 5 m и продолжительности вводимых импульсов n = 5 ns; коэффициент межмодовой связи q =(4, 5, 6, 8) 108 s-1 (кривые 1Ц4). При данных параметрах и q =(4, 8) 108 s-1 амплитуда солитонов as2 0.07, 0.05. Из приведенных кривых |a2()| видно, что в рассматриваемом случае имеет место иная зависимость между амплитудой импульса и коэффициентом мeжмодовой связи: с уменьшением q импульс сильнее расплывается и его амплитуда падает. Это является следствием того, что увеличение коэффициента связи приводит к росту эффективной дисперсии и амплитуды устойчивого солитонного решения as2. С увеличением разницы между амплитудами a02 и as2 влияние коэффициента связи на параметры импульса возрастает;

однако если эта разница слишком большая, значение величины q уже не играет заметной роли, так как при этом импульсы слишком быстро расплываются и на выходе волновода имеют место близкие значения амплитуд импульсов при различной величине коэффициента связи.

Подобным образом можно влиять на параметры импульса за счет изменения эффективного подмагничивающего поля, так как изменение H также приводит к изменению амплитуды солитонного решения: при n = 5ns и q = 4 108 s-1 амплитуда as2 0.06, 0.для значений H = 2.4 и 2.6 kOe соответственно. Заметим, что рассмотренные зависимости профилей импульсов на выходе волновода от коэффициента связи (или магнитного поля) становятся более выраженными при уменьшении продолжительности исходного импульса.

Это происходит из-за того, что с увеличением n уменьшается разница между амплитудами as2, отвечающими разным значениям q или H: при n = 20 ns и H = 2.6kOe амплитуда as2 0.018, 0.013 для q =(4, 8) 108 s-1, а при q = 4 108 s-1 амплитуда as2 0.020, 0.018 для H = 2.4, 2.6 kOe соответственно.

На рис. 3 приведена эволюция гауссова профиля |a (, t)| первого и второго ПИ, отвечающая параметj рам H = 2.6kOe, n = 5ns и q = 8 108 s-1, в случае антисимметричного ( j = 1) и симметричного ( j = 2) режимов возбуждения волновода, являющихся однопарциальными. Начальная амплитуда вводимых импульсов a0 j = 0.03 (имеющиеся на графике ДступенькиУ при малых t и меньшая, чем указана, начальная амплитуда импульсов связаны с несовершенством используемого редактора трехмерной графики). Из-за положительного значения эффективной дисперсии D1 первый ПИ расплывается. При этом кривизна его профиля становится отрицательной, т. е. 2|a2|/2 < 0. Увеличение начальной амплитуды ПИ (при той же его продолжительности) приводит к более крутым краям расплывающегося импульса. Профиль второго ПИ, для которого эффективная дисперсия отрицательна, даже Рис. 2. Профили ПИ с j = 2, отвечающие моменту вре- при a02 < as2 имеет положительную в боковых обламени t = 1.2 s при гауссовых возбуждаемых импульсах с стях кривизну (2|a2|/2 > 0) и четко выраженный a02 = 0.03, 0.035, 0.04 (aЦc) и q =(4, 5, 6, 8) 108 s-1 (кри- максимум, уменьшающийся (для рассматриваемых длин вые 1Ц4); H = 2.6kOe, l = 5 m, n = 5ns.

структуры L 1, 2cm) на начальном отрезке времени Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Импульсные режимы огибающей магнитостатических волн в двухслойной магнитосвязанной структуре Рис. 3. Эволюция гауссова профиля |a (, t)|. a Ч первого j ( j = 1) и b Чвторого ( j = 2) ПИ при H = 2.6kOe, n = 5ns и q = 8 108 s-1 в случае однопарциального режима возбуждения структуры; начальная амплитуда ПИ a0 j = 0.03.

и остающийся в дальнейшем практически постоянной величины.

Рассмотрим теперь одномодовый тип возбуждения волновода (01 = 0, 02 = 0), которому, согласно (5), соответствует двухпарциальный режим распространения импульса при начальных амплитудах a01 = a02 = 01/2.

На рис. 4 приведены профили ПИ |a ()| c j = 1, 2, а j также огибающей импульсов МСВ в первом и втором волноводных слоях (a, b, c) в момент времени t = 1.2 s при начальной амплитуде a0 j = 0.03, продолжительности импульсов n = 5ns, поле H = 2.6 kOe и коэффициенте связи q = 8 108 s-1. Видно, что в центральной части имеется минимум первого и максимум второго ПИ, а в боковых областях амплитуда первого ПИ значительно превышает амплитуду второго ПИ. Профили огибающей |n()| обеих мод МСВ в центральной области близки к профилю второго ПИ |a2()|, а в боковых областях имеют колебания со средней линией, совпадающей с профилем первого ПИ |a1()|. Указанные колебания в одном слое находятся в противофазе по отношению к другому, а их период по времени определяется коэффициентом связи и равен tp = /q.

При удалении от центральной области амплитуда этих колебаний и их период по пространственной координате уменьшаются.

Рассмотренные особенности одномодового возбуждения системы подтверждаются также зависимостями, приведенными на рис. 5, где профили огибающих имРис. 4. Профили двух ПИ (a) и импульсов огибающей пульсов в первом слое |1()| отвечают моментам МСВ в каждом из волноводных слоев (b, c) в момент времени t 1.12, 1.16 mks (сплошные кривые 1 и 2). времени t = 1.2 s при одномодовом возбуждении системы;

a0 = 01/2 = 0.03, n = 5ns, H = 2.6kOe, q = 8 108 s-1.

Штрихом на рисунке показаны профили |a ()| двух ПИ, j j Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 478 А.М. Шутый, Д.И. Семенцов 5. Заключение Проведенный анализ показал, что зависимость дисперсионных свойств двухслойной структуры от межмодовой связи и величины эффективного магнитного поля дает дополнительную возможность управления импульсными режимами распространения МСВ. В зависимости от типа начального возбуждения структуры возможны различные импульсные режимы. Так, в случае антисимметричного возбуждения вводимые импульсы быстро расплываются, приобретая отрицательную кривизну профиля. В случае симметричного возбуждения реализуются солитонные и квазисолитонные режимы, причем наиболее эффективное управление импульсными режимами осуществляется при начальных амплитудах вводимых импульсов, меньших, чем амплитуда солитонного решения. В случае одномодового (двухпарциального) режима возбуждения в каждом из волноводных слоев формируются импульсы, центральная часть которых испытывает колебания, усиливающиеся при расширении исходных возбуждаемых импульсов, а боковые области имеют пульсации в виде стоячих волн.

Указанные колебания имеют период /q и совершаются в соответствующих волноводных слоях в противофазе. Выявленные особенности импульсной динамики в условиях сильной межмодовой связи справедливы для Рис. 5. Профили огибающих импульсов в первом слое широкого класса двухволновых систем, описываемых |1()| в моменты времени t 1.12, 1.16 s (сплошные кринелинейными уравнениями Шредингера.

вые 1, 2) и профили двух ПИ |a ()| (штриховые кривые) при j одномодовом возбуждении системы; продолжительности импульсов n = 20, 10 ns (a, b), a0 j = as2 = 01/2; H = 2.6kOe, Список литературы q = 5 108 s-1.

[1] Г. Агравал. Нелинейная волоконная оптика. Мир, М.

(1996). 323 с.

[2] А.К. Звездин, А.Ф. Попков. ЖЭТФ 84, 2, 606 (1983).

время заметного изменения которых значительно мень[3] А.В. Вашковский, В.С. Стальмахов, Ю.П. Шараевский.

ше периода колебаний профилей |n()|. Профили по- Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. Изд-во Саратовского ун-та, Саратов (1993). 416 с.

строены для различных продолжительности импульсов [4] Б.А. Калиникос, Н.Г. Ковшиков, А.Н. Славин. Письма в 1 = 20, 10 ns (a, b), амплитуд, отвечающих солитонным ЖЭТФ 38, 7, 343 (1983).

решениям (a0 j = as2), эффективного поля H = 2.6kOe и [5] M. Chen, M.A. Tsankov, J.M. Nash, C.E. Patton. Phys.

коэффициента связи q = 5 108 s-1. Видно, что колебаRev. B 49, 18, 12 773 (1994).

ния в боковых областях профилей огибающих МСВ име[6] J.M. Nash, C.E. Patton, P. Kabos. Phys. Rev. B 51, 21, 15 ют характер ДпульсацийУ или стоячих волн. Амплитуда (1995).

[7] А.В. Кокин, С.А. Никитов. ФТТ 43, 5, 851 (2001).

центральной области импульса также испытывает коле[8] R.E. Camley, T.S. Rahman, D.L. Mils. Phys. Rev. B 27, 1, бания с тем же временным периодом; сужение импульса (1983).

(обусловленное или уменьшением его продолжительно[9] C.Л. Высоцкий, Г.Т. Казаков, А.В. Маряхин и др. Письма в сти, или увеличением амплитуды) приводит к уменьшеЖЭТФ 61, 8, 673 (1995).

нию амплитуды колебаний центральной области. Так, [10] А.М. Шутый, Д.И. Семенцов. Письма в ЖЭТФ 78, 8, для случая (a) амплитуда центрального импульса за (2003).

[11] С.В. Тарасенко. ФТТ 36, 9, 2554 (1994).

период изменяется более чем на четверть, а в случае (b) [12] H. Puszkarski. Surf. Sci. Rep. 20, 2, 45 (1994).

она остается почти неизменной, повторяющей профиль [13] С.Л. Высоцкий, Г.Т. Казаков, М.Л. Кац, Ю.А. Филимонов.

второго ПИ. Из приведенных на рис. 4 и 5 зависимостей ФТТ 35, 5, 1191 (1993).

также следует, что при распространении вводимого в [14] А.М. Шутый, Д.И. Семенцов. ЖЭТФ 127, 6, в печати первый слой импульса его энергия достаточно быстро (2005).

распределяется в равных отношениях между двумя вол- [15] И.О. Золотовский, Д.И. Семенцов. ЖТФ 73, 9, 84 (2003).

[16] В.В. Шагаев. ФТТ 40, 11, 2089 (1998).

новодными каналами, т. е. во втором слое огибающая [17] А.Г. Гуревич, Г.А. Мелков. Магнитные колебания и волны.

|2| оказывается близкой огибающей в первом слое |1|, Наука, М. (1994). 464 с.

но их колебания совершаются в противофазе.

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Pages:     | 1 | 2 |    Книги по разным темам