Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по физике
На правах рукописи
ЖУКОВ Евгений Александрович
МЕХАНИЗМЫ МНОГОВОЛНОВЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ В ОГРАНИЧЕННЫХ СРЕДАХ ПРИ СВЕТОВОМ И МАГНИТНОМ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
01.04.07 - физика конденсированного состояния
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук
Хабаровск - 2009 г.
Работа выполнена в Тихоокеанском государственном университете
Научный консультант: доктор физико-математических наук, профессор Кузьменко Александр Павлович
Официальные оппоненты: заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Белоконь Валерий Иванович доктор физико-математических наук, профессор Шавров Владимир Григорьевич доктор физико-математических наук, профессор Шамсутдинов Миниахат Асгатович
Ведущая организация: Институт физики металлов УрО РАН, г. Екатеринбург
Защита состоится У21Ф апреля 2009 года в 14 часов на заседании регионального диссертационного совета ДМ 218.003.01 при Дальневосточном государственном университете путей сообщения по адресу: 680021, Хабаровск, ул.
Серышева, 47, ауд. 204.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Дальневосточного государственного университета путей сообщения Автореферат разослан У___Ф____________ 2009 года
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук Т.Н. Шабалина
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Как известно, в большинстве случаев существенный прогресс в науке и технике достигается за счет построения элементов и устройств, в основе работы которых лежат нелинейные явления. Наиболее ярким подтверждением этого являются транзисторы, лазеры, нелинейные оптические элементы, устройства записи и обработки информации. Нелинейность является общим свойством, характерным для различных систем. Определяющими факторами для возникновения в любой среде нелинейных процессов выступают энергия внешнего воздействия, а также динамические особенности и внутренние свойства системы. Практически все нелинейные процессы связаны с волновыми явлениями, имеющими разнообразную физическую природу: оптическую, акустическую, магнитную или другую. При этом важную роль играет динамическое взаимодействие между различными подсистемами, которое в реальных элементах происходит при влиянии ограничивающих поверхностей.
На основании экспериментальных и теоретических исследований многоволновых взаимодействий, сопровождающих динамические нелинейные процессы в ограниченных средах с различными фазовыми состояниями при внешнем воздействии разного уровня интенсивности, могут создаваться нелинейные элементы и устройства, отличающиеся повышенными эксплуатационными и функциональными характеристиками, что подтверждает не только научное и прикладное значение таких работ, но и их безусловную актуальность.
Целью работы является исследование многоволновых взаимодействий при участии акустической подсистемы в ограниченных конечными размерами средах: лазерного излучения в поглощающем слое и магнитоакустических волн в пластине слабого ферромагнетика.
Основные задачи исследования:
1. Теоретическое исследование многоволнового взаимодействия когерентного электромагнитного излучения в неупорядоченной среде на тепловом механизме нелинейности с учетом распространения звуковых волн по всей области взаимодействия.
2. Экспериментальное исследование явлений, сопровождающих многоволновое взаимодействие на тепловой нелинейности в слое поглощающей среды.
3. Моделирование процессов взаимодействия магнитоакустических волн с доменной границей в пластинах слабых ферромагнетиков ортоферритов.
4. Экспериментальное исследование магнитоакустических волн, возбуждаемых движением одиночной доменной границы в пластинах YFeO3.
5. Экспериментальное исследование нелинейных явлений, сопровождающих движение доменных границ в пластинах ортоферрита иттрия.
Научная новизна работы следует из экспериментально и теоретически полученных результатов по исследованиям динамических многоволновых процессов в нелинейных средах с разными агрегатными состояниями и упорядоченностями структур, в которых:
1. Методами четырехволновых и шестиволновых взаимодействий лазерного излучения среднего ИК диапазона в системах с разными фазовыми состояниями в режимах от непрерывного до импульсного исследован механизм нелинейности, обусловленный тепловым оптоакустическим эффектом. Показана возможность преобразования длительности импульсов и длины волны излучения.
Впервые реализовано вынужденное рассеяние излучения СО2-лазера на тепловом механизме нелинейности с коэффициентом отражения до 20% по энергии.
2. Впервые экспериментально исследована и измерена упругая деформация, вызванная движением доменной границы в пластине слабого ферромагнетика - YFeO3 в виде стоячих волн Лэмба.
3. Впервые экспериментально обнаружена перекачка энергии между различными модами магнитоакустических волн Лэмба в пластинах YFeO3, что указывает на нелинейный характер взаимодействия между магнитной и акустической подсистемами при малых энергиях взаимодействующих волн.
4. Теоретически исследованы механизмы формирования тепловой нелинейности в поглощающих жидкостях с учетом образования тепловой линзы и теплового расширения среды за счет распространения звуковых волн по всей зоне лазерного воздействия в условиях нестационарного нагрева, а также диффузионных потоков тепла через границы среды в стационарном режиме. Определены основные факторы, ограничивающие взаимодействие волн и влияющие на их структуру.
5. Показано, что магнитоакустическое взаимодействие может компенсировать отрицательную дисперсию нормальных сдвиговых волн пластины образца ортоферрита. Установлено, что образцы ортоферритов в форме пластин представляют двумерный резонатор для магнитоакустических волн Лэмба, возбуждаемых при периодическом движении доменной границы.
6. Показано, что в монокристаллических образцах ортоферрита иттрия с магнитными неоднородностями процесс перемагничивания, обусловленный движением доменной границы, сопровождается нелинейными многоволновыми возбуждениями в акустической и магнитной подсистемах и вызывает торможение доменной границы.
Практическая ценность работы:
1. Механизм четырехволнового взаимодействия, обусловленный тепловой нелинейностью, положен в основу работы элементов и устройств для улучшения направленности излучения мощных лазеров среднего ИК диапазона, преобразования параметров импульсов, построения лазерных систем и комплексов с перестраиваемой обратной связью, визуализации ИК излучения.
2. Разработаны методы исследования и контроля магнитодинамических параметров прозрачных магнетиков - магнитооптический метод с временным разрешением 25 пс и метод темнопольной дифракции, позволяющий исследовать деформации с амплитудой менее 0.5 нм.
3. Результаты исследований сдвиговых магнитоакустических волн в пластинах ортоферритов могут быть использованы для создания перестраиваемых источников гиперзвуковых колебаний вплоть до терагерцового диапазона.
4. Результаты исследований взаимодействия доменной границы с магнитоакустическими волнами в ортоферритах могут быть использованы для создания перестраиваемых источников волн Лэмба.
5. На основе упруго-индуцированного механизма перемагничивания разработаны магнитооптические устройства: управляемый прецизионный пространственно-временной транспарант и модулятор электромагнитного излучения с субпикосекундным временем переключения.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Модель многоволновых (четырех- и шести-) взаимодействий электромагнитного излучения на тепловой нелинейности в поглощающих средах, которая учитывает ограничивающие влияния крупномасштабных образований, теплопереноса, теплового расширения среды и определяет оптимальные условия максимально эффективного преобразования волн.
2. Доминирующая роль теплового механизма нелинейности при многоволновых взаимодействиях в среднем ИК диапазоне позволяет визуализировать ИК излучение с линейным динамическим диапазоном 104 при пороговой чувствительности 10-6 Дж/см2, приводит к вынужденному рассеянию света в сжатых га зах при пороговом значении энергии менее 50 мДж и обеспечивает коэффициент отражения излучения для жидкостей до 20% с увеличением длительности импульсов вплоть до непрерывного режима.
3. Модель низшей изгибной волны Лэмба, возбуждаемой движением одиночной доменной границы в пластине ортоферрита иттрия, учитывающая зависимость амплитуды волны от размеров пластины и скорости движения границы.
4. Модель нормальных сдвиговых магнитоакустических волн в однородно намагниченных пластинах слабых ферромагнетиков (ортоферритов), из которых получены дисперсионные зависимости этих волн.
5. Движение доменной границы под действием периодического магнитного поля вызывает поперечную деформацию ограниченной пластины ортоферрита иттрия с резонансным характером частотной зависимости ее амплитуды и фазы.
По данным интерференционных измерений величина амплитуды деформации достигает 7 нм.
6. Нелинейное взаимодействие доменной границы с акустической и магнитной подсистемами, включая магнитные неоднородности пластины ортоферрита, в условиях фазового синхронизма приводит к одновременному возбуждению и взаимодействию нескольких мод нормальных магнитоакустических волн.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись и докладывались на IV Всесоюзной конференции "Фотометрия и ее метрологическое обеспечение" (г. Москва, 1982); Всесоюзной конференции УИспользование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контролеФ (г. Хабаровск, 1984); Всесоюзных конференциях "Обращение волнового фронта лазерного излучения в нелинейных средах." (г. Минск, ОВФ-86, ОВФ-89); V Всесоюзной конференции УОптика лазеровФ (г. Ленинград, ГОИ, 1986); XIV международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (г. Ленинград, КиНОТ91); Международных симпозиумах "Принципы и процессы создания неорганических материалов" (г. Хабаровск, I Самсоновские чтения - 1998, II Самсоновские чтения - 2002, III Самсоновские чтения - 2006); Региональных научных конференциях УФизика: фундаментальные исследования, образованиеФ(г. Хабаровск -1998, 2005, г. Владивосток - 2007);
III Международном симпозиуме Применение результатов исследований по конверсии для международной кооперации (SIBCONVERSТ99", г. Томск);
Международных школах-семинарах Новые магнитные материалы микроэлек троники, (г. Москва, 2000, 2006); VIII Международной Европейской конференции по магнитным материалам и применениям (лEMMA-2000, г. Киев, Украина); Международных Евразийских симпозиумах "Прогресс в магнетизме" (лEASTMAG-2001, г. Екатеринбург), "Магнетизм на наноразмерах" (лEASTMAG-2007, г. Казань); Дальневосточном инновационном форуме, с международным участием "Роль науки, новой техники и технологий в экономическом развитии регионов" (г. Хабаровск, 2003); XXXIII Всероссийском совещании по физике низких температур (г. Екатеринбург, 2003); Выездной секции по проблемам магнетизма в магнитных пленках, малых частицах; и наноструктурных объектах (г. Астрахань, 2003); Международной научной конференции к 40-летию ИФТТП НАН Беларуси и 90-летию его основателя акад.
Н.Н. Сироты "Актуальные проблемы физики твердого тела" (г. Минск, 2003);
Международной конференции по физике и контролю (PhysCon-2005, г. С. Петербург); VII, VIII Международных российско-китайских симпозиумах Актуальные проблемы науки и технологии (г. Харбин, Китай, 2006;
г. Хабаровск, Россия, 2007); Общеевропейском магнитном симпозиуме JEMS (г. Сан-Себастьян, Испания, 2006); Международной конференции по магнетизму ICM 2006 (г. Киото, Япония); Корейско - Российский объединенный симпозиум по распространению и обработке сигналов, сенсорам, и системам мониторинга (г. Хабаровск, 2006); Первый международный междисциплинарный симпозиум "Среды со структурным и магнитным упорядочением" (Multiferroics2007, г. Ростов-на-Дону), III Байкальской международной конференции "Магнитные материалы. Новые технологии" (BICMM-2008, г. Иркутск).
Публикации. Результаты диссертационной работы опубликованы в статьях, тезисах докладов и патентах. Список основных публикаций приведен в конце автореферата [A1-A32].
Работа по теме диссертации проводилась в рамках единого заказ-наряда (проекты № 1.6.95, № 1.1.04, № 1.2.06, № 1.2.08), гранта № 97-0-7.0-29 МОиПО РФ, предоставленного Санкт-Петербургским конкурсным центром в области естественных наук, ФЦП НВШ МО РФ Развитие научного потенциала высшей школы (код 71 345, 2005 г.), субвенции Субмикронные исследования процессов формирования и динамики наномасштабных структур в спиновых, атомных и молекулярных системах, работ выполняемых в рамках научного мероприятия Агентства Роснаука (ФЦП 01.168.24.035, 2006 г.), ФЦНТП по созданию Центра коллективного пользования Лазерные и оптические технологии со вместно с ЦНИИ Робототехники и технической кибернетики, г. СанктПетербург (№ 2007-7-5.2-00-02-092, 2007/08 гг.).
ичный вклад соискателя. Все выносимые на защиту результаты и положения, составляющие основное содержание диссертации, получены лично автором.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Работа содержит 284 страницы, включая 63 рисунка и 8 таблиц. Список цитируемой литературы состоит из 3наименований, включая 78 публикаций автора по теме диссертации.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы исследования, сформулированы цель и задачи работы, показана ее научная и практическая ценность, новизна, изложены основные положения, выносимые на защиту.
В первой главе отмечается, что нелинейные волновые процессы и взаимодействия являются общим свойством для различных фазовых состояний вещества и становятся определяющими либо при интенсивном воздействии - большие амплитуды, либо при переходе систем между отдельными квазиравновесными состояниями [1 - 4]. Мерой нелинейности может служить амплитуда волны. Когда ее величина становится сопоставимой с характерными масштабами соответствующей природы, возникают нелинейные явления, практически во всех средах [1, 5, 6]. При больших амплитудах возможно образование уединенных волн - солитонов [5-8], характерным свойством которых является устойчивость. В соответствии с выбранной темой работы рассмотрены многоволновые процессы в неупорядоченных средах при воздействии лазерным излучением небольшой интенсивности. В качестве упорядоченных сред рассмотрены магнитные, в которых может существовать нелинейная волна намагниченности - доменная граница (ДГ) [5, 6]. Проведен анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований эффектов и явлений, связанных с многоволновыми взаимодействиями в магнитной и акустической подсистемах. Во всех изученных системах общими выступают акустические волны. При этом, в одном случае они вызывают многоволновые взаимодействия электромагнитного излучения, а в другом сами выступают в качестве взаимодействующих волн, приводя к возникновению нелинейных магнитоакустических волн.
Во второй главе проведен теоретический анализ вырожденных по частоте четырехволновых (ЧВ) и шестиволновых взаимодействий в слое поглощающей жидкости с инерционной тепловой нелинейностью, обусловленной оптоакустическим эффектом.
В поглощающих жидких, а при больших давлениях и газообразных средах преобладающий механизм многоволнового взаимодействия обусловлен изменением показателя преломления n при нагреве среды T излучением с интенсивностью I. Если длительность импульса tи излучения большая, по сравнению со временем пробега звуковыми волнами характерного масштаба температурной неоднородности среды rТ, tи >> rТ /s, где s - скорость звука, то давление среды выравнивается, а модуляция показателя преломления, обусловленная его зависимостью от плотности, становится максимальной. Рассмотрены схемы многоволновых взаимодействий (рис. 1), применяемые для реализации эффекта обращения волнового фронта (ОВФ), который используется для улучшения рабочих характеристик мощных лазерных систем, автофокусировки излучения и ряда других задач [3].
а) б) Рис. 1. Схемы четырехволнового (а) и шестиволнового (б) взаимодействия В схеме ЧВ (рис. 1. а) одной из опорных волн E1 и сигнальной E3, распространяющимися в попутном направлении под углом , записывается крупно* масштабная температурная решетка (голограмма) T13 ~ E1E3 с периодом = /(ksin(/2)) и временем релаксации ( = 2/((2)2), где k - волновое число в среде, - коэффициент температуропроводности. За время пробега звуком масштаба полупериода этой решетки /2s проявляется зависимость показателя преломления от температуры, обусловленная тепловым расширением среды.
Дифракция встречной опорной волны E2 на решетке показателя преломления * приводит к появлению отраженной волны E4 ~ E1E2E3 с обращенным, по отношению к сигнальной волне E3, волновым фронтом. Если на пути сигнальной волны находится среда, вносящая фазовые искажения, то отраженная волна при обратном проходе через нее восстанавливает волновой фронт сигнальной.
Рассмотрены тепловые эффекты, сопровождающие ЧВ импульсов излучения с длительностями, превышающими время пробега звуковыми волнами размеров среды. При этом ставилась цель получить условия, дающие при минимальных фазовых искажениях наибольший коэффициент отражения R, который равен отношению интенсивностей отраженной и сигнальной волн (R = I4/I3).
Показано, что при длительности импульсов, удовлетворяющей условию r0 s < tи < 0 ~ l0 , где l0 - толщина среды, r0 - поперечный размер опорных волн, крупномасштабная модуляция фазы из-за энергообмена взаимодействующих волн будет мала при оптимальном соотношении интенсивностей опорных волн. Искажения температурной голограммы в этих условиях будут определяться тепловой линзой [9], как и в средах с безынерционной кубической нелинейностью [10].
Тепловое расширение среды, формирующее тепловую линзу, размывает голограмму, если смещение среды превышает период решетки. Для учета влияния такого размытия рассмотрены линеаризованные гидродинамические уравнения. Найдено поле скоростей среды в условиях нестационарного нагрева для гауссовых профилей интенсивностей опорных волн. Расходимость сигнальной волны, при которой ограничивающее влияние теплового расширения несущественно, ограничена сверху величиной (kr0T T )-1, где T - коэффициент теплового расширения, Т - нагрев среды.
Проанализирована возможность достижения предельной эффективности многоволновых взаимодействий при ограничении максимальным нагревом среды Tm. В схеме с зеркальным отражением (рис. 1. б) коэффициент отражения при такой же толщине l0 оказывается выше, чем в схеме ЧВ (рис. 1. а), в 4 раза для толстой голограммы (kl02 > 1) и в 16 раз для тонкой. Рассмотрены возможности минимизации действия тепловой линзы.
Получено выражение для коэффициента отражения в двух предельных случаях теплопередачи на одной из границ в непрерывном режиме ЧВ, которое приближенно можно представить в виде - A,B A,B A,B R (l0,l0,kl0) R (l0,l0,0) 1 + , (1) 2 где = 2k sin( 2), - коэффициент поглощения, 2l0, B 4l0. В первом A случае (A) температура на обеих границах (z = 0, l0) считалась постоянной, во втором (B) считалась постоянной температура одной из границ (z = l0), а на другой (z = 0) полагался равным нулю поток тепла. В оптимальных условиях коэффициент отражения достигает уровня 4/9 от соответствующего коэффициента в импульсном режиме при такой же толщине нелинейной среды.
Рассмотрены особенности ЧВ на тепловой нелинейности в газах.
Третья глава посвящена экспериментальным исследованиям многоволновых взаимодействий лазерного излучения среднего ИК диапазона на тепловой нелинейности. В этом диапазоне ряд мощных лазеров генерируют излучение, требующее коррекции для достижения дифракционного предела.
Проведены исследования ЧВ и шестиволновых взаимодействий излучения СО2-лазера на тепловой нелинейности в поглощающих жидкостях. Коэффициент отражения при ЧВ квазинепрерывного излучения СО2-лазера в CClпри длительности импульсов от 10 до 40 мс достигал 20 % и ограничивался тепловыми эффектами, связанными со средним нагревом среды. Исследование точности ОВФ показало, что расходимость отраженной волны практически не зависела от присутствия на пути сигнала пластины, вносящей фазовые искажения, но повышалась из-за действия тепловой линзы. В непрерывном режиме последнюю легко скомпенсировать и получить точность ОВФ, близкую к 100 %.
Оптимизация параметров, в соответствии с проведенными расчетами, позволила достигнуть эффективного многоволнового взаимодействия в непрерывном режиме. При применении медного зеркала с теплоотводом (рис.1 б) коэффициент отражения достигал 20 % при интенсивности попутной опорной волны 50-100 Вт/см2, что подтверждено работой [11]. На рис. 2 представлена зависимость R от мощности поглощаемой в единице объема среды. Эта зависимость согласуется с полученными теоретическими выводами, занимая промежуточное положение между значениями RA, RB, в соответствии с (1).
Приведены результаты экспериментального исследования ЧВ излучения импульсного СО2-лазера в твердых пленках VO2, испытывающих фазовый переход при температуре около 65 С. Отраженная волна появлялась при плотности энергии опорной волны 140 мДж/см2 с задержкой по времени, обеспечивающей нагрев пленки до нижней границы фазового перехода. Максимальное значение коэффициента отражения составило 40 %.
Инерционность тепловой нелинейности и относительно слабая дисперсия показателей преломления и поглощения жидкостей позволяет реализовать ЧВ в широком диапазоне длительностей импульсов и длин волн, что представляет интерес для реализации ОВФ и преобразований импульсов для всего среднего ИК диапазона. Исследовались возможности ЧВ Рис. 2. Зависимость R от импульсов излучения с отличающимися длиплотности мощности I тельностями и частотами. В схеме (рис. 1. а) при записи температурной решетки в CCl4 непрерывным излучением и считывании интенсивным импульсным излучением той же длины волны 10 мкм (длительностью 150 нс) коэффициент отражения по мощности достигал 2104.
В схеме шестиволнового взаимодействия (рис. 1. б) многочастотного излучения непрерывного СО-лазера (5.35.6 мкм) в CCl4 при мощности опорной волны 20 Вт/см2 зависимость коэффициента отражения от разности оптических путей записывающих волн в пределах 1 см приобретала характер биений с двумя характерными размерами: 0.5 мм и 2.5 мм. Численное моделирование показало, что эта зависимость связана со средней разностью частот соседних линий излучения лазера.
Показано, что поглощающие жидкости являются перспективными средами для визуализации излучения среднего ИК диапазона. Разработан метод визуализации излучения среднего ИК диапазона с применением тепловой нелинейности поглощающих жидкостей по схеме ЧВ. Температурная голограмма записывается опорной и сигнальной (предметной) волнами ИК излучения, а считывается излучением видимого диапазона. Метод позволяет регистрировать излучение СО2-лазера (1 = 10.6 мкм) с длительностями импульса до десятков микросекунд и плотностью энергии от 10-6 Дж/см2 до 1 Дж/см2 с линейным динамическим диапазоном 104 и пространственным разрешением ~200 мкм. На рис. 3 приведены фотографии решетки в проходящем красном свете (а) и ее восстановленное ИК изображение при записи голограммы излучением СО2лазера в ацетоне с плотностью энергии опорной волны 5010-3 Дж/см2, плотностями энергии предметной 910-3 Дж/см2 (б) и W30 = 0.810-3 Дж/см2 (в). Считывание голограммы производилось излучением He-Ne-лазера (2 = 0.63 мкм).
Поглощающие жидкости можно использовать для регистрации ИК излучения без опорной волны. Дополнительный набег фазы в излучении видимого диапазона, вызванный нагревом, считывается интерферометрическим методом.
На рис. 3, г приведена интерферограмма температурного поля в толуоле, полученная с помощью излучения с 2 = 0.63 мкм и временем экспозиции 3 мс, после воздействия излучения импульсного ТЕА СО2-лазера с гауссовым распределением интенсивности. При точности измерения фазы 2/1000, пороговая чувствительность метода составляет величину ~ 1 мДж/см2.
а) б) в) г) Рис. 3. Фотографии решетки в красном свете (а), ее восстановленное изображение при считывании ИК голограммы (б, в) и интерферограмма температурного поля (г) В поглощающих газах тепловой механизм нелинейности в диапазоне ~ 10 мкм становится доминирующим при больших давлениях и длительностях импульсов излучения, при этом константа нелинейности может быть заметно больше, чем в жидкостях. Последнее позволяет не только повысить эффективность ЧВ в различных режимах, но и достичь порога вынужденного рассеяния, которое является альтернативным вариантом реализации ОВФ без участия опорных волн. В работе впервые реализовано вынужденное рассеяние излучения СО2-лазера на температурных решетках в смесях SF6:Xe. При пороговой энергии фокусированного излучения 2050 мДж энергетический коэффициент отражения достигал 20%. Исследованы факторы, ограничивающие эффективность отражения и частично проведена оптимизация для последующего создания ОВФ-зеркала на его основе.
В четвертой главе представлены результаты теоретических исследований взаимодействий магнитной и акустической подсистем в монокристаллических пластинах ортоферритов со слабоферромагнитным упорядочением.
В магнитоупорядоченных средах спектр возбуждений электромагнитной подсистемы помимо ветвей, которые соответствуют распространяющимся с близкими к световым скоростями оптическим волнам, содержит дополнительные ветви, соответствующие колебаниям намагниченности. На протяженном участке спектра фазовая скорость магнитных волн значительно меньше скорости света, что позволяет рассматривать магнитную подсистему отдельно от оптической. С другой стороны, близость частот акустических и магнитных ветвей приводит к магнитоакустическому (МА) взаимодействию [12].
В отличие от рассмотренной выше тепловой нелинейности, возникающей при интенсивном внешнем взаимодействии, нелинейности магнитной подсистемы, связанные с поворотом вектора намагниченности, проявляются при незначительных внешних воздействиях. При этом МА взаимодействие обусловливает нелинейность акустических волн, значительно превосходящую собственную деформационную нелинейность [13]. Более того, в магнетиках даже без внешнего воздействия могут существовать нелинейные объекты - доменные границы, которые только в слабых ферромагнетиках, в частности, ортоферритах (химическая формула RFeO3, где R - редкоземельные элементы или иттрий) могут двигаться со сверхзвуковыми скоростями, а динамика ДГ и магнитоакустических волн становится существенно нелинейной и неодномерной [5, 14, 15].
Рассмотрены возможные типы МА волн в пластине слабого ферромагнетика с кристаллической симметрией D2h при спиновой конфигурации GxFz в магнитной фазе Г4. Такая ситуация характерна при комнатных температурах для ортоферритов Y, Lu, La, Dy, Tm, Eu и ряда других [16].
Теоретически рассмотрены уравнения упругости и уравнения движения антиферромагнитного (l) и ферромагнитного (m) векторов в двухподрешеточной равномодульной модели (l2 = 1 - m2 1, ml = 0) [5]. Влияние поверхностей учитывалось для бесконечной плоскопараллельной пластины ортоферрита, ограниченной по оси z (с): ( - h/2 z h/2). Рассматривались МА волны, распространяющиеся вдоль оси x (а), при отсутствии напряжений на поверхностях пластины и пренебрежении влиянием ДГ на структуру МА нормальных волн.
В отсутствии закрепления спинов для сдвиговых МА волн (SH - волны) получено семейство дисперсионных уравнений для фазовых скоростей акустического и магнитного семейств нормальных волн.
На рис. 4 приведены спектральные зависимости разности фазовой скорости сдвиговых волн v2n и объемной поперечной звуковой скорости st от проекции волнового числа kx для пластин YFeO3 c толщинами 10 мкм (сплошная линия) и 100 мкм (штриховая линия). Нижняя кривая соответствует номеру моды n = 0.
При скоростях, близких к звуковой, семейство дисперсионных уравнений для мод с номерами n < kxh/ может быть представлено в виде v2n 2 2Dn = 1 + (2) 2 st2 kxh (kx D20 + 1), где v2n - фазовые скорости акустического семейства нормальных волн; Dсовпадает с параметром толщины покоящейся ДГ ab-типа; = 7 Ast2 ; 7 - МА константа; A - константа неоднородного обменного взаимодействия; - плотность.
Анализ этих зависимостей показывает, что при близких к скоростям поперечных звуковых волн МА взаимодействие компенсирует отрицательную дисперсию квазиакустических поверхностных МА сдвиговых волн. На определенной частоте фазовая скорость некоторых низших мод совпадает с групповой 2 при выполнении условия: kx D20 = n/(h - n).
С уменьшением толщины пластины нормальные SH моды сдвигаются в область высоких пространственных частот. Количество мод с участками без дисперсии ограничено величиной nmax = h/. При толщине пластинки YFeOh 6 мкм возбуждается только низшая мода, соответствующая направлению распространения строго по оси x. Проведенный анализ говорит о возможности выполнения условий фазового синхронизма для рассматриваемых волн с движущимся с такой же скоростью источником. Роль такого источника могут выполнять зависящие от размеров пластины МА напряжения, создаваемые движущейся ДГ. Источник такого типа имеет аналогию с напряжениями, вызванными за счет теплового оптоакуРис. 4. Спектры сдвиговых волн для пластин YFeO3 стического эффекта под действием ла зерного луча.
Другим возможным типом волн, несвязанных в данной геометрии с уже рассмотренными сдвиговыми волнами, являются МА волны Рэлея-Лэмба (SLволны). В отличие от [14], где рассчитывались амплитуды МА волн в неограниченных кристаллах ортоферритов с ДГ, задаваемой уравнением cos() = th[(x - vt)/D3], решение акустических уравнений было проведено с учетом свободных граничных условий на поверхности пластины. При этом магнитоакустическая часть элементов тензора напряжений была рассчитана по термодинамическому потенциалу и имела вид m = - (25 + 6)sin2(); m = 8 sin()cos(). Здесь i - zz xz магнитоупругие константы, - угол между антиферромагнитным вектором l и осью x (а), D3 - параметр толщины ДГ ac-типа.
На этой основе, без учета обратного влияния акустической подсистемы, методом Фурье численно рассчитаны деформации (ux, uz) низшей изгибной моды Рэлея - Лэмба, возбуждаемой ДГ на дозвуковой скорости в пластине YFeO3.
На рис. 5 а представлены зависимости этих деформаций от скорости движения ДГ. При расчетах толщина ДГ была принята равной 10 мкм с учетом ее наклона в реальных пластинчатых образцах.
а) б) Рис. 5. Зависимости деформаций от скорости движения ДГ (а) и толщины пластины (б) Амплитуда изгиба мало изменяется в диапазоне скоростей 13105 см/с.
Ее величина составляет порядка 210-8 см и начинает расти при меньших скоростях из-за роста длины волны по отношению к толщине пластины (рост амплитуды при больших скоростях связан с уменьшением дисперсии при приближении к рэлеевской скорости). В этом случае имеет место размерный эффект. На рис. 5. б приведены зависимости деформаций от толщины пластины при скорости 3.3 км/с. При такой скорости длина волны Лэмба сравнима с толщиной пла стины. Максимальная деформация наблюдается при толщине, сравнимой с толщиной ДГ.
Определенные значения амплитуд несколько меньше, чем амплитуды объемных деформаций, которые получены в [14], однако в этой работе показано, что учет обратного влияния акустической волны приводит к заметному торможению ДГ. Это подтверждено экспериментально с помощью Мандельштам-Бриллюэновского рассеяния света [17].
Ограничение размеров пластины по всем координатам также должно сопровождаться резонансным возбуждением волн Лэмба при определенном соотношении частоты и размеров пластины. В этом случае в периодическом магнитном поле, при выполнении резонансных условий, амплитуда деформаций не будет ограничиваться дисперсией.
В пятой главе приведены результаты экспериментальных исследований многоволновых взаимодействий с участием ДГ и МА волн в пластинах YFeO3.
Исследовались пластинчатые образцы ортоферрита иттрия толщиной в пределах 100 мкм, вырезанные перпендикулярно оптической оси с характерными поперечными размерами 410 мм. Двухдоменная структура с одиночной ДГ устанавливалась с помощью градиентных магнитов. Смещение ДГ от равновесного положения осуществлялось магнитными полями, создаваемыми с помощью катушек Гельмгольца, наклеенных непосредственно на поверхности образцов ДГ.
Сверхзвуковые скорости движения ДГ в слабых ферромагнетиках и малые размеры динамических деформаций пластин, вызванных их движением, обусловливают высокие требования к пространственно-временному разрешению при исследовании этих нелинейных явлений.
Для измерений динамических упругих деформаций поверхности (U) в пластинах YFeO3 был применен интерферометрический метод, основанный на интерферометре Майкельсона [18]. В одном из плеч интерферометра помещался образец с движущейся в переменном магнитном поле ДГ. Метод позволяет измерять величину поперечной деформации пластины uexp с точностью не хуже 0.5 нм.
Были проведены прямые измерения интерференционным методом МА деформаций, вызванных движением ДГ. Наибольшее значение измеренной деформации составило 7 нм на частоте fR = 26.4 кГц. В табл. 1 представлены частоты f, на которых наблюдалось резонансное возрастание амплитуды МА стоя чих волн. При синусоидальном изменении частоты магнитного поля вблизи частот, приведенных в таблице, наблюдался также фазовый сдвиг между полем и МА колебанием в пределах .
Значения частот резонансных колебаний совпадают с расчетными частотами собственных колебаний прямоугольной пластины с опертыми краями:
fnpq = Bh[(p/l1)2 + (q/l2)2]/n, (3) где n, p, q - номера временной и пространственных гармоник, соответственно, а величина B = 3103 м/с определяется упругими константами для YFeO3. В табл.
1 приведены рассчитанные значения частот fnpq и номера n, p, q для характерных размеров пластины а = 4.5 мм, b = 5.4 мм.
Таблица Частоты обнаруженных упругих колебаний (кГц) Эксперимент 0.9 1 - 1.7 2.2 - 2.6 3 - 5.5 7 - 10 24 - 28 58 Расчет 0.9 1.3 2.5 4.2 8.3 25 56 n, p, q 27Ц31,1,1 15Ц25,1,1 9Ц13,1,1 5Ц7,1,1 3,1,1 1,1,1 1,1,2 1,2,Фурье-анализ осциллограмм упругих колебаний на низких частотах показал, что наибольший вклад вносят составляющие, лежащие в диапазоне 24 28 кГц, где и наблюдалась максимальная амплитуда МА деформаций umax (рис. 6). Оценка плотности энергии E = 0.5(fRumax)2, с учетом приведенных ранее упругих констант для YFeO3, дает величину 410Ц3 Дж/м3.
Исследования динамики МА волн в пластинах YFeO3 проводились методом темного поля [19-21]. Амплитуда МА волн определялась по мощности отраженного от поверхности образца излучения одномодового гелий-неонового лазера на длине волны 0.63 мкм. Излучение регистрировалось в дальней зоне с помощью фотодиода и цифрового осциллографа Tektronix с длиной записи до 16106 точек выборки. Диаметр луча на образце составлял 1 мм. Биполярный прямоугольный сигнал магнитного поля модулировался низкочастотной прямоугольной огибающей. На рис. 7 приведены характерные цифровые наложенные осциллограммы биполярного магнитного поля с периодом низкочастотной модуляции 60 мс на одной из резонансных частот 1.018 кГц (1) и регистрируемого сигнала амплитуды МА волн (2) для одного из образцов. Время жизни возбуждаемых МА волн на этой частоте составило порядка 20 мс. На вставке к рис. 7 приведен участок осциллограммы, из которого видно уменьшение ам плитуды возбуждаемой гармоники и появление более высокочастотных колебаний.
Рис. 6. Амплитуды временных Рис. 7. Осциллограммы магнитного погармоник продвигающего поля ля (1) и регистрируемого сигнала пластинчатых магнитоупругих волн (2) CHn () и деформации CUn (o) На рис. 8, 9 приведены результаты вейвлет - анализа временной зависимости величины поперечной деформации пластины uexp. Здесь представлен контурный график масштабных коэффициентов параметров:
1 t - b t(4) c(a, b) = (t) dt ; (t) = exp- exp u a a t2 2 (рис. 8) и их временные графики (рис. 9) для значений масштабных коэффициентов a, равных 100 (пунктирная линия) и 8 (сплошная линия), соответствующих частотам 1 кГц и 12.5 кГц в диапазоне изменения параметра сдвига b в интервале времени, представленном на вставке к рис. 7. Начиная со значений b порядка 28 мс в нижней части вейвлет-поверхности возникают затемненные области, соответствующие высокочастотным колебаниям (12.5 кГц) (рис. 9), которые сопровождаются уменьшением амплитуды низкочастотных колебаний на частоте 1 кГц.
Явление перекачки энергии в гармоники, близкие к одной из резонансных частот, подтверждается также результатами оконного Фурье-анализа осциллограмм с шириной окна 0.982 мс. В табл. 2 приведены амплитуды гармоник с частотами k1.018 кГц в окнах, с начальными моментами времени 26 мс (Ck1) и 27.8 мс (Ck2). Из таблицы следует, что за время 1 мс произошло уменьшение амплитуд низкочастотных составляющих и возрастание высокочастотных с максимальным значением на 13-ой гармонике.
Рис. 8. Вейвлет-поверхности c(a, b) Рис. 9. Графики коэффициентов c(100, b) - пунктирная линия, c(8, b) - сплошная Таблица 2.
Расчетные значения амплитуд кратных гармоник Ck на частотах k1.018 кГц k 1 2 3 10 11 12 13 14 15 Частота 1.02 2.04 3.05 10.2 11.2 12.2 13.2 14.3 15.3 16.Ck1 22.05 9.57 4.45 0.53 0.41 0.53 0.35 0.63 0.34 0.Ck2 2.39 1.96 2.87 2.55 1.26 0.65 7.88 1.50 2.25 1.Следует отметить, что ранее исследования магнитодинамики слабых ферромагнетиков были преимущественно направлены на изучение ее особенностей при звуковых и сверхзвуковых скоростях ДГ. Было доказано, что на сверхзвуковых скоростях движения динамика ДГ является нелинейной а структура ДГ неодномерной [5]. Отдельные особенности на дозвуковых скоростях наблюдались в работах [20, 21], где обнаружено торможение ДГ на скорости 2300 м/с в YFeO3 и 500 м/с в FeBO3 при частотах амплитудной модуляции высокочастотного поля 1 кГц [20] и нескольких скоростях торможения ДГ в диапазоне 2001100 м/с в YFeO3 [21]. Эти результаты могут быть связаны с рассмотренным выше механизмом резонансного усиления изгибных МА колебаний. При типичных для подобных измерений размерах h в пределах 10-200 мкм и l1,2 в пределах 1-10 мм, резонансные частоты и фазовые скорости первых пространственных гармоник изменяются в пределах 0.3-2400 кГц и 6-2400 м/с, соответственно.
В работе осуществлялись детальные исследования динамики ДГ на дозвуковых скоростях магнитооптическим методом, основанным на эффекте Фарадея, в котором источником служил одночастотный непрерывный He-Ne-лазер с длиной волны излучения 630 нм. Колебания ДГ вызывались импульсным пе ременным магнитным полем (с амплитудой до 70 Э) с частотами до 10 МГц.
Одиночная ДГ располагалась в центре области, ограниченной катушками.
Смещения ДГ измерялись по мощности прошедшего через пластинку YFeOизлучения. Линейная зависимость этой мощности от смещения обеспечивалась с помощью щелевой диафрагмы. Применялась фотоэлектрическая регистрация мощности прошедшего излучения с помощью цифрового осциллографа в режиме реального времени, в отличие от работы [20], где измерялось ее среднее значение. Погрешность в определении скорости этим методом не превышала 5%.
Было исследовано торможение одиночной ДГ в пластине YFeO3 на дозвуковых скоростях. Зависимость скорости ДГ от амплитуды магнитного поля - v(H), измеренная этим методом (рис. 10), имеет особенности в виде полочек при значениях 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.8, 1.2, 1.4, 1.6, 2.0, 2.2, 2.7, 3.0, 3.2, 4.0 км/с.
Также как и при v > st, зависимость v(H) на дозвуковых скоростях состоит из набора скоростей торможения, отличительной особенностью которых является небольшая ширина интервалов H. Часть из них (0.14, 0.26, 0.53 и 0.75 км/с) соответствуют длинам волн Лэмба (8.5, 4.6, 2.2 и 1.6 мм), которые определяются поперечными размерами образца. Некоторые особенности на более высоких скоростях могут быть связаны с магнитными неоднородностями кристалла. Большой набор спектральных зависимостей мод различных типов поверхностных МА волн приводит к увеличению числа возможных Рис. 10. Полевая зависимость движения резонансов на скоростях ДГ, не совпаДГ на дозвуковых скоростях дающих со скоростями объемных звуковых и спиновых волн.
В основе возможного физического объяснения механизмов торможения предлагается учесть нелинейные процессы, связанные с одновременным возбуждением ДГ нескольких мод нормальных МА волн пластины. В этом случае условия синхронизма выполняются при скорости ДГ:
vnm = (n1 + m2)/(nk1 + mk2), (5) где n, m - целые числа, соответствующие количеству возбуждаемых мод; 1,2, k1,2 - их частоты и волновые числа. При одновременном возбуждении n спино2 2 вых и m звуковых волн с законами дисперсии 1 = 0 + c2k1, 2 = k2st, где 0 - частота ферромагнитного резонанса, формула (5) при m = 1, 1 = 2, = (n + 1)2, k1 = 0, k = k2 = 2/st, к примеру, для YFeO3 дает набор скоростей vn1 = (n + 1)st 8, 12, 16 км/с. Для скорости продольных звуковых волн аналогичный расчет приводит к 14 км/с. На всех этих скоростях в [5, 22] и других работах наблюдалось торможение ДГ.
Появление полочек на дозвуковых скоростях может быть обусловлено наличием в образцах периодических магнитных неоднородностей, к примеру, ростовой природы [5]. Это соответствует 1 = 0, что при m = 1, k1 = k2 приведет к скоростям vn1 = vt /(n + 1) 2.1; 1.4; 1.05; 0.84 км/с, близким к наблюдаемым в эксперименте. Замена скорости звука скоростью спиновых волн на линейном участке дисперсии (20 км/с для YFeO3 [5]) приводит к скорости 10 км/с, на которой также наблюдалось торможение ДГ [5].
Шестая глава посвящена практическому применению взаимодействия волн различной природы, связанному с улучшением качества лазерного излучения, неразрушающим контролем, применением нелинейных волн намагниченности для модуляции излучения, применением оптических модуляторов для устройств управления лазерными детонаторами в горной промышленности, воздействием лазерного излучения на вещество, которое сопровождается волнами горения и другими фазовыми превращениями, возникающими при размерной обработке материалов.
Приведены результаты исследований ОВФ излучения по схемам с пересекающимися пучками в средах с тепловым механизмов нелинейности. Применения таких схем позволяет достичь дифракционной расходимости мощных лазерных систем [23, 24].
Представлены результаты исследований лазерной резки полимерных композиционных материалов. Определен критерий оптимальности по условиям и режимам резки. Разработан способ размерной обработки композиционного материала лазерным излучением с комплексным модовым составом, с фокусировкой луча внутрь материала на расстояние от поверхности в пределах 1/2 5/8 его толщины, при мощности излучения 500 700 Вт и скорости движения луча в пределах 0.8 2.5 см/с.
Предложен метод контроля параметров поверхностных слоев, формируемых с помощью лазерного излучения.
Одним из проявлений нелинейных волновых взаимодействий является лазерное инициирование волны детонации в энергонасыщенных составах, что является актуальным в горной промышленности. С этим связывается создание безопасных устройств управления детонаторами с высокой точностью срабатывания. В работе приведено описание устройства управления передачей лазерных импульсов к оптическим детонаторам, связанным световодами с магнитооптическим модулятором, состоящим из пластинок ортоферрита, помещенных между катушками Гельмгольца, включенных согласованно и связанных с генератором магнитных импульсов через программируемый электронный ключ. Такой вариант устройства позволяет подавать в оптические детонаторы импульсы лазерного излучения во временном интервале 210-8 10-1 с, с точностью не менее 510-8 с. Приведены результаты исследования лазерного инициирования энергетического светочувствительного состава, содержащего компоненты ракетного топлива и окислитель. Описан энергетический светочувствительный состав промежуточного детонатора для приведения в действие зарядов при буровзрывных работах с лазерной системой инициирования.
Предложено устройство для модуляции электромагнитного излучения, на основе упруго-индуцированного перемагничивания. В работах [5] и последующих было показано, что в слабых ферромагнетиках типа ортоферритов в момент преодоления звукового барьера движение доменной границы приобретает нестационарный характер. Это вызвано перенормировкой констант анизотропии упругой подсистемы и сопровождается упруго-индуцированным перемагничиванием. Движение ДГ в нестационарном режиме сопровождается перемагничиванием во всей исследуемой области образца за время существенно меньшее 1 нс и возникновением промежуточного контраста. Этот механизм перемагничивания позволяет получить 50% модуляцию контраста и время переключения модулятора менее 1 пикосекунды, что существенно меньше уровня, достигнутого ранее.
Основные результаты работы 1. Выявлены основные факторы, ограничивающие эффективность ОВФ импульсного и непрерывного излучения при четырех- и шестиволновом взаи модействии на тепловой нелинейности в жидкостях и газах, определены условия оптимизации эффективности ОВФ.
2. Экспериментально реализована высокая эффективность ЧВ на тепловой нелинейности излучения CO2-лазера с коэффициентами отражения в непрерывном и квазинепрерывном режимах в CCl4 при сравнительно низких интенсивностях излучения с коэффициентом отражения до 20 %, в импульсном режиме при фазовом переходе в пленках VO2 до 40 %. При преобразовании длительности импульса достигнут коэффициент отражения по мощности 2104. Продемонстрирована возможность использования теплового механизма в поглощающих жидкостях для ЧВ многочастотного излучения среднего ИК диапазона.
3. Разработан метод визуализации излучения среднего ИК диапазона, основанный на ЧВ в поглощающих жидкостях, позволяющий восстанавливать в видимом свете ИК изображение с плотностью энергии от 10-6 Дж/см2 до 1 Дж/см2, пространственным разрешением 0.2 мм и линейным динамическим диапазоном 104.
4. Впервые экспериментально реализовано вынужденное рассеяние излучения СО2-лазера на тепловом механизме нелинейности с коэффициентом отражения до 20% по энергии.
5. Магнитоакустическое взаимодействие при определенных условиях компенсирует отрицательную дисперсию сдвиговых волн в пластинах ортоферритов, что может привести к резонансному взаимодействию с движущимся источником. Полученные данные могут быть положены в основу создания источника гиперзвуковых волн с частотой, которая зависит от скорости источника и толщины пластины.
6. При движении доменной границы в пластине ортоферрита со скоростями, ниже скорости распространения поверхностных волн Рэлея, возбуждаются волны Лэмба, которые могут влиять на динамику ДГ. Амплитуда возбуждаемых волн зависит от скорости доменной границы и толщины пластины.
7. Впервые измерена амплитуда деформации пластинчатого образца ортоферрита иттрия, возбуждаемая при движении доменной границы, величина которой достигала 7 нм. Показано, что пластина ортоферрита является двумерным резонатором для магнитоакустических волн Лэмба.
8. Экспериментально исследованы торможения ДГ на дозвуковых скоростях и их связь с размерами магнитных неоднородностей.
9. Обнаружено и исследовано явление перекачки энергии между различными гармониками пластинчатых МА волн в образцах YFeO3, свидетельствующее об их нелинейном характере.
10. Теоретически и экспериментально доказано, что движение ДГ в пластинках ортоферрита иттрия сопровождается возбуждением не только объемных, но и поверхностных МА волн. В резонансных условиях они оказывают заметное влияние на динамику ДГ. Большой набор спектральных зависимостей мод различных типов поверхностных МА волн приводит к увеличению числа возможных резонансов на скоростях ДГ, не совпадающих со скоростями объемных звуковых и спиновых волн.
11. Предложен механизм, объясняющий нелинейную полевую зависимость скорости ДГ в ортоферритах на скоростях, отличных от звуковых, основанный на многоволновых взаимодействиях магнитной и акустической природы.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ А1. Бергер Н. К., Жуков Е. А., Новохатский В. В. Нелинейное взаимодействие ИК волн на поверхности VO2 при фазовом переходе полупроводникметалл // Квантовая электроника. 1984. Т. 11. №4. С. 748-752.
А2. Андреев Н. Ф., Беспалов В. И., Бетин А. А., Дворецкий М. А., Жуков Е. А., Киселев А. М., Макаров А. И., Митропольский О. В., Пасманик Г. А., Потемкин А. К., Разенштейн И. С., Шилов А. А. ОВФ-зеркала на гиперзвуке и перспективы их использования для создания адаптивных лазерных систем // Известия АН СССР, сер. физ. 1984. Т. 48. № 8.
С. 1619-1625.
А3. Бетин А. А., Жуков Е. А., Митропольский О. В. Отражение излучения СО2-лазера при вырожденном четырехволновом взаимодействии в жидкостях // Квантовая электроника. 1985. Т. 12. № 9. С. 1890-1894.
А4. Бетин А. А., Жуков Е. А., Новиков В. П. Четырехволновое взаимодействие СО-лазера в четыреххлористом углероде // Оптика и спектроскопия.
1985. Т. 59. Вып. 6. С. 1363-1366.
А5. Бетин А. А., Жуков Е. А., Митропольский О. В. О больших коэффициентах отражения при четырехволновом смешении излучения СО2-лазера в жидкостях // Письма в ЖТФ. 1986. Т.12. Вып. 17. С.1052-1056.
А6. Бетин А. А., Жуков Е. А., Митропольский О. В., Тургенев С. Г. Регистрация излучения среднего ИК диапазона при записи фазовых голограмм в поглощающих жидкостях // ЖТФ. Т. 57. № 5. 1987. С. 925-931.
А7. Антипов О. Л., Бетин А. А., Жуков Е. А., Тургенев С. Г. Четырехволновое взаимодействие излучения среднего ИК диапазона в средах с тепловой нелинейностью // Квантовая электроника. 1989. Т. 16. № 11. С. 2279-2292.
А8. Беспалов В. И., Бетин А. А., Ергаков К. В., Жуков Е. А., Митропольский О. В Исследование самообращения волнового фронта излучения среднего ИК диапазона в процессах вынужденного рассеяния и четырехволнового взаимодействия // Известия АН СССР, Сер. физ. Т. 56. № 12.
1992. С. 29-42.
А9. KuzТmenko A. P., Sorokin N. Yu., Kaminsky A. V., Zhukov E. A. Selforganization of domain wall dynamics in orthoferrites in supersonic dynamics // The Physics of Metals and Metallography. 2001. V. 92. Suppl. 1. P. S8-S13.
А10. Кузьменко А. П., Булгаков В. К., Жуков Е. А., Каминский А. В., Терещенко В. Д., Филатов В. Н. Высокоскоростная обработка информации в устройствах на основе прозрачных слабоферромагнитных материалов // Телекоммуникации. - 2001. - № 3. - С. 34-39.
А11. Кузьменко А. П., Каминский А. В., Жуков Е. А., Филатов В. Н. Дифракция света на динамических упругих деформациях доменной границы в ортоферритах в момент преодоления звукового барьера // ФТТ. 2001.
Т. 43. Вып. 4. С. 666 - 672.
А12. Жуков Е. А., Кузьменко А. П., Илюшин М. А., Леоненко Н. А. Лазерное инициирование энергонасыщенных составов // Записки Горного Института. Физические проблемы разрушения горных пород (Часть 1). 2001.
Т. 148. № 1. С. 186Ц188.
А13. Верхотуров А. Д., Кузьменко Н. А., Жуков Е. А., Кузьменко А. П. Лазерная резка композиционных материалов // Физика и химия обработки материалов. 2002. Вып. 2. С. 93Ц99.
А14. Кузьменко А. П., Жуков Е. А., Луговой В. А., Базылев П. В., Каминский А. В., Ли Ц., Сухов Р. Л., Васьков М. И., Петерсон М. В. Пиннинг доменной границы в ортоферритах на дозвуковых скоростях // Вестник ДВО РАН. 2005. № 6. Приложение. С. 150Ц157.
А15. Кузьменко А. П., Жуков Е. А. Упругие колебания в пластинчатом образце ортоферрита иттрия, индуцированные движущейся доменной границей // Письма в ЖТФ. 2006. Вып. 1. С. 49Ц54.
А16. Жуков Е. А., Кузьменко А. П. Магнитоупругие волны в пластинах ортоферрита иттрия // Письма в ЖТФ. 2008. Т. 34. Вып. 4. С. 58Ц63.
А17. Жуков Е. А., Кузьменко А. П., Щербаков Ю. И. Торможение движущейся доменной границы в слабых ферромагнетиках // ФТТ. 2008. Т. 50. Вып. 6.
С. 1033-1036.
А18. Кузьменко А. П., Жуков Е. А., Жукова В. И., Ли Цз., Каминский А. В.
Изучение структурных и размерных особенностей перемагничивания прозрачных слабых ферромагнетиков // Физика металлов и металловедение. 2008. Т. 106. № 2. С. 1-9.
А19. Кузьменко А. П., Жуков Е. А., Щербаков Ю. И. Взаимодействие движущейся доменной границы с поверхностными магнитоупругими волнами в ортоферрите иттрия. // ЖТФ. 2008. Т. 78. Вып. 11. С. 45-52.
А20. Bespalov V. I., Betin A. A., Zhukov E. A., MitropolТsky O. V., Rusov N. Yu.
Phase conjugation of CO2 laser radiation in a medium with thermal nonlinearity // IEEE J. Quant. Electr. 1989. V. 25. N. 3. P. 360Ц367.
А21. Bespalov V. I., Betin A. A., Ergakov K. V., Zhukov E. A., MitropolТsky O. V., Osipov D. V., Turgenev S. G. Self phase conjugation of middle infrared radiation by four-wave mixing and stimulated scattering // Nonlinear Optical Processes in Solids, A. S. Chirkin, V. I. Emel'yanov, Editors, Proceedings of SPIE.
1992. V. 1841. P. 124Ц134.
А22. KuzТmenko A. P., Bulgakov V. K., Kaminskii A. V., Zhukov E. A., Filatov V. N., Sorokin N. Yu. Observation of domain-wall dynamic lattice distortion in rare-earth orthoferrites while overcoming the sound barrier // J. Magn.
Magn. Mater. 2002. V. 238. P. 109-114.
А23. KuzТmenko A. P., Kaminskii A. V., Zhukov E. A., Filatov V. N., Dobromyslov M. B. Elastically Induced Mechanism of Magnetization Reversal in Orthoferrites // J. Magn. Magn. Mater. 2003. V 257. P. 327-334.
А24. KuzТmenko A. P., Zhukov E. A., Dobromyslov M. B. Excitation of bending vibration by a moving domain wall in a plate of yttrium orthoferrite // J. Magn.
Magn. Mater. 2006. V. 302. P. 436-438.
А25. KuzТmenko A. P., Zhukov E. A., Dobromyslov M. B., Kaminsky A. V. Magneto-elastic resonant phenomena at the motion of the domain wall in weak ferromagnets // J. Magn. Magn. Mater. 2007. V. 310. P. 1610-1612.
А26. Kuz`menko A. P., Zhukov E. A., Kaminsky A. V. Magneto-elastic waves in the orthoferrite plates induced by solitary // Rare Metals. 2007. V. 26.
Spec. Issue. P. 5Ц9.
А27. Кузьменко А. П., Жуков Е. А., Ли Ц. Резонансное возбуждение магнитоупругих колебаний в ортоферритах одиночной доменной границей // Вестник ТОГУ. 2005. №1. С. 9Ц24.
А28. Жуков Е. А. Возбуждение магнитоупругих волн одиночной доменной границей в пластинах ортоферритов // Вестник ТОГУ. 2007. №4(7). С. 61 - 72.
А29. Способ размерной обработки композиционного материала / Н. А. Кузьменко, Е. А. Жуков, А. П. Кузьменко // Патент РФ №2219029 от 20.12.2003.
А30. Энергонасыщенный светочувствительный состав для лазерной системы инициирования / Н. А. Леоненко, Н. А. Павлова, А. П. Кузьменко, Е. А. Жуков // Патент РФ № 2196122 от 10.01.2003.
А31. Устройство управления передачей поляризованного лазерного излучения к оптическим детонаторам на основе магнитооптического пространственно-временного модулятора / А. П. Кузьменко, Н. А. Леоненко, Н. А. Павлова, Е. А. Жуков // Патент РФ № 2204876 от 20.05.2003.
А32. Магнитооптический модулятор электромагнитного излучения на эффекте упруго-индуцированного перемагничивания // А. П. Кузьменко, Е. А. Жуков, Н. А. Леоненко, А. В. Каминский, Ли Цдзянхуа // Патент РФ № 2266552 от 29.03.2005.
ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА 1. Zheltikov A. Nonlinear Optics / Aleksei Zheltikov, Anne LТHuillier, Ferenc Krausz // Handbook Springer of Lasers and Optics (Ed. Frank Trger) / Springer Science+Business Media. 2007. P. 157-248.
2. Гуревич А. В., Минц Р. Г. Локализованные волны в неоднородных средах // УФН. 1984. Т. 142. В. 1. С. 61-98.
3. Дмитриев В. Г. Нелинейная оптика и обращение волнового фронта. - М.:
Физматлит, 2003. 256 с.
4. Маневич Л. И., Савин А. В., Смирнов В. В., Волков С. Н. Солитоны в невырожденных бистабильных системах // УФН. 1994. Т. 164. № 9. С. 937958.
5. BarТyakhtar V. G., Chetkin M. V., Ivanov B. A., Gadetskii S. N. Dynamics of Topological Magnetic Solitons. Experiment and Theory // Berlin.: SpringerVerlag, Springer Tracts in Modern Physics. 1994. 129. 179 р.
6. Филиппов Б. Н., Танкеев А. П. Динамические эффекты в ферромагнетиках с доменной структурой. - М.: Наука, 1987. 216 с.
7. Косевич А. М., Иванов Б. А., Ковалев А. С. Нелинейные волны намагниченности. Динамические и топологические солитоны. - Киев: Наук. думка, 1983. 192 с.
8. Шамсутдинов М. А., Ломакина И. Ю., Назаров В. Н., Харисов А. Т., Шамсутдинов Д. М. Ферро- и антиферромагнитодинамика. Нелинейные колебания, волны и солитоны. - Уфа : Гилем, 2007. 368 с.
9. Герасимов В. В., Голянов А. В., Горячева М. Н., Оглуздин В. Е., Орлов В. К., Хижняк А. И. Влияние теплового самовоздействия световых пучков на ОФВ в режиме свободной генерации // Квантовая электроника.
1986. Т. 13. №2. С. 338Ц344.
10. Соскин М. С., Хижняк А. И. О встречном взаимодействии четырех плоских волн в среде с безынерционной кубической нелинейностью // Квантовая электроника. 1980. Т. 7. № 1. С. 42Ц49.
11. Климентьев С. И., Кононов В. В., Купренюк В. И., Сергеев В. В. Оптимизация условий четырехволнового взаимодействия непрерывного излучения в поглощающей среде // Квантовая электроника. 1989. Т. 16. № 3.
С. 586Ц589.
12. Туров Е. А., Шавров В. Г. Нарушенная симметрия и магнитоакустические эффекты в ферро- и антиферромагнетиках // УФН. 1983. Т. 140. Вып. 3.
С. 429Ц462.
13. Ожогин В. И., Преображенский В. Л. Ангармонизм смешанных мод и гигантская акустическая нелинейность антиферромагнетиков // УФН. 1988.
Т. 155. Вып. 4. С. 593Ц621.
14. Звездин А. К., Мухин А. А., Попков А. Ф. Магнитоупругие аномалии в динамике доменных границ в слабых ферромагнетиках //Препринт ФИАН СССР. М., 1982. № 108. 65 с.
15. Четкин М. В., Лыков В. В. Нелинейные магнитоупругие волны в тонких пластинках бората железа // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т. 52. Вып. 4. С. 863 - 867.
16. Уайт Р. Обзор последних работ по магнитным и спектроскопическим свойствам редкоземельных ортоферритов // УФН. 1971. Т. 103. Вып. 4.
С. 593-607.
17. Демокритов С. О., Кирилюк А. И., Крейнес Н. М., Кудинов В. И., Смирнов В. Б., Четкин М. В. Неупругое рассеяние света на динамической доменной границе // Письма в ЖЭТФ. 1988. Т. 48. Вып. 5. С. 267Ц270.
18. Бондаренко А. Н., Базылев П. В., Луговой В. А. Исследование амплитудно-временных характеристик поверхностных акустических волн при лазерном возбуждении // Автометрия. 2002. № 2. С. 101Ц107.
19. Белотелов В. И., Логгинов А. С., Николаев А. В. Детектирование и исследование магнитных микро- и наноструктур с применением оптической микроскопии темного поля // ФТТ. 2003. Т. 45. В. 3. С. 490Ц499.
20. Ким П. Д., Хван Д. Ч. Вынужденные колебания доменной стенки на высоких частотах // ФТТ. 1982. Т. 24. Вып. 8. С. 2300Ц2304.
21. Didosyan Y. S., Hauser H., Barash V. Y., Fulmek P. L. Subsonic domain wall dynamics in yttrium orthoferrite // JMMM. 1998. V. 177-181. P. 203-204.
22. Четкин М. В., Кузьменко А. П., Каминский А. В., Филатов В. Н. Резонансное торможение доменной границы в ортоферритах на винтеровских магнонах // ФТТ. 1998. Т. 40. С. 1656Ц1660.
23. Antipov O. L., Chausov D. V., Kuzhelev A. S., VorobТev V. A., Zinoviev A. P.
250-W average-power Nd :YAG laser with self-adaptive cavity completed by dynamic refractive-index gratings // IEEE J. of Quant. Electr. 2001. V. 37.
P. 716Ц724.
24. Zakharenkov Y. A., Clatterbuck T., O., Shkunov V. V., Betin A. A., Filgas D. M., Ostby E. P., Strohkendl F. P., Rockwell D. A., Baltimore R. S.
2-kW average power CW phase-conjugate solid-state laser // IEEE J. of Select.
Topics in Quant. Electr. 2007. V. 13. P. 473Ц479.