Распространение магнитостатической волны в нерегулярном сужающемся ферритовом волноводе бакалаврская работа (стр. 5 )

Рисунок 17    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода (частота 2.9 ГГц)

Методом микромагнитного моделирования проведен расчет распространения магнитостатической спиновой волны при различных частотах возбуждающего гармонического сигнала, результаты которого изображены на рисунках 14-17. Видно, что при возбуждении волновода гармоническим сигналом вдоль оси структуры распространяется суперпозиция преимущественно  первой и третьей ширинных квази-собственных мод. В случае волновода переменной ширины понятие «собственная мода» не определено, однако, при возбуждении МСВ областью с неоднородным продольным и поперечным распределением магнитного поля, можно эффективно возбудить первую поперечную моду структуры шириной 2.5 мм.

Изменив условия возбуждения МСВ, теперь построим распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в различный момент времени при частоте 2.5 ГГц. Построенные распределения амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в различный момент времени при частоте 2.5 ГГц показаны на рисунках 18-25.

Рисунок 18    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  2 нс

Рисунок 19    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  10 нс

Рисунок 20    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  20 нс

Рисунок 21    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  30 нс

Рисунок 22    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  40 нс

Рисунок 23    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  50 нс

Рисунок 24    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  60 нс

Рисунок 25    Распределение амплитуды z-компоненты намагниченности для ЖИГ волновода в момент времени  70 нс

В отличие от случая изображенного на рисунке 15, так же при частоте входного сигнала 2.5 ГГц, в данном случае источником возбуждения МСВ являлась область с однородным поперечным и продольным распределением внешнего переменного во времени магнитного поля. Таким образом, в численном эксперименте удавалось возбудить высшие поперечные моды ЖИГ волновода шириной 2.5 мм.

С помощью экспериментального исследования методом Мандельштам-Бриллюэновской спектроскопии построим распределение квадрата намагниченности для сужающегося ферритового волновода. Построение распределения квадрата намагниченности для сужающегося ферритового волновода изображено на рисунке 26. Использовалась частота сигнала, равная 2.24 ГГц, а также различные мощности входного сигнала: 26 дБм, которое изображено на рисунке 26 (а); 10 дБм, изображено на рисунке 26 (б).

а

б

Рисунок 26    Распределение квадрата намагниченности для сужающегося ферритового волновода при частоте сигнала 2.24 ГГц и различной мощности входного сигнала (26 дБм (а) и 10 дБм (б)), построенное экспериментально с помощью метода Мандельштам-Бриллюэновской спектроскопии

Покажем значения внутреннего  магнитного поля в сужающемся ферритовом ЖИГ волноводе на рисунке 27. Числовые значения внутреннего поля, измеряемые в Тл, показаны на шкале.

Рисунок 27    Значения внутреннего магнитного поля в сужающемся ферритовом ЖИГ волноводе (изображены на шкале, измеряется в Тл)

Из рисунка 27 видно что на краях волновода внутреннее магнитное поле принимает минимальное значение, а смещаясь ближе к центру широкой стороны волновода, поле принимает наибольшее значение.

Построим график распределения внутреннего магнитного поля для сужающегося ферритового ЖИГ волновода на различных разрезах координаты с разным значением ширины, а также отдельно график распределения внутреннего поля в центре ЖИГ волновода относительно изменяющейся координаты x от 0 до 10 мм. Графики изображены на рисунках 28 и 29 соответственно. Соотнося рисунки 27 и 29, можно убедиться, что внутреннее магнитное поле уменьшается, продвигаясь по длине волновода, постепенно уменьшая ширину волновода.

Рисунок 28    Распределение внутреннего поля (Тл) для ЖИГ волновода на различных разрезах с разным значением ширины

Рисунок 29    Распределение внутреннего поля в центре ЖИГ волновода относительно координаты x

Заключение

В данной работе исследована динамика распространения МСВ в нерегулярном сужающемся ЖИГ волноводе микронных размеров. Был сделан обзор на некоторые другие работы, описывающие распространение магнитостатических волн в других разных структурах, а также применение этих структур в различных устройствах функциональной магнитоэлектроники.

Для аналитического рассмотрения динамики распространения МСВ в нерегулярном сужающемся ЖИГ волноводе микронных размеров использовалось магнитостатическое приближение, численное моделирование проводилось посредством решения уравнения движения намагниченности  методом конечных разностей во временной области. Постановка задачи численного моделирования производилась путем задания геометрии, материальных параметров структуры и параметров численной схемы в расчетном файле. В результате была продемонстрирована возможность трансформации модового состава МСВ, распространяющейся в волноводе.

Показано, что при возбуждении волновода гармоническим сигналом вдоль оси структуры распространяется суперпозиция преимущественно  первой и третьей ширинных квази-собственных мод. В случае волновода переменной ширины понятие «собственная мода» не определено, однако, при возбуждении МСВ областью с неоднородным продольным и поперечным распределением магнитного поля, можно эффективно возбудить первую поперечную моду структуры шириной 2.5 мм.

Также показано, что, изменив источник возбуждения МСВ, коим стала область с однородным поперечным и продольным распределением внешнего переменного во времени магнитного поля, в численном эксперименте удавалось возбудить высшие поперечным моды ЖИГ волновода шириной 2.5 мм.

С помощью экспериментального исследования методом Мандельштам-Бриллюэновской спектроскопии было построено распределение квадрата намагниченности для сужающегося ферритового волновода при частоте сигнала 2.24 ГГц и различных мощностях входного сигнала (10 дБм и 26 дБм).