Эффект взаимодействия СВЧ и ультразвуковых колебаний в ферритах

В конце 50-х - начале 60-х гг. перед радиоэлектроникой СВЧ встала задача разработки малошумящих параметрических усилителей на основе ферромагнитных кристаллов. От ферромагнитных параметрических усилителей помимо общих достоинств ожидали преимуществ по сравнению, с другими типами СВЧ-параметрических усилителей, таких, например, как способность выдерживать значительные перегрузки по мощности, виброустойчивость, практически неограниченный срок службы и т. п.

Однако на первом этапе экспериментальных исследований эти надежды не оправдались. Ферромагнитные параметрические усилители не удовлетворяли предъявляемым требованиям. Они характеризовались большим уровнем шумов, не уменьшающихся даже с понижением температуры, и малым усилением. Потребовалось более глубокое исследование физики процессов, происходящих в ферромагнетике на СВЧ, а именно изучение как возбуждения, так и взаимодействия разного рода колебаний: магнитостатических, спиновых и упругих - в условиях действия сильного СВЧ-магнитного поля.

В ходе решения новых физических задач доктор физико-математических наук Я- А. Моносов и кандидат технических наук А. В. Вашковский (Институт радиотехники и электроники АН СССР) открыли ранее неизвестное явление. Оно заключается в том, что при определенном уровне СВЧ-поля ферромагнитный кристалл начинает излучать электромагнитные колебания широкого спектра с максимумом интенсивности вблизи частоты, равной половине частоты накачки. Были исследованы характеристики такого излучения в зависимости от длительности импульса и уровня накачки, частоты и амплитуды внешнего переменного магнитного поля, действующего на феррит, кристаллографической ориентации и т. д.

Открытие дало мощный толчок исследованиям сильно возбужденного состояния ферромагнетиков, иными словами, изучению нелинейного ферромагнитного резонанса. Все это способствовало созданию приборов на ферритах, широко применяемых в радиоэлектронике сверхвысоких частот. В ряде случаев эти приборы своей долговечностью и безотказностью в работе значительно превосходят полупроводниковые. Они выдерживают значительные мощности, не выгорают, весьма виброустойчивы и не боятся радиации.

Изобретения, основанные на принципах этого открытия, способствуют развитию радиолокации. Авторами открытия их сделано более десяти. Ряд этих изобретений патентуется за границей. В их числе устройство для возбуждения электромагнитных колебаний в феррите, способ возбуждения спиновых колебаний в ферромагнитных кристаллах СВЧ и др.

Описанное открытие зарегистрировано под № 42 с приоритетом от 21 марта 1963 г. Формула открытия такова:

"Обнаружено ранее неизвестное явление взаимодействия электромагнитных и отличных от них по частоте ультразвуковых колебаний в намагниченном феррите, заключающееся в том, что:

1) под действием электромагнитного поля в феррите кроме параметрически возбужденных возникают электромагнитные и ультразвуковые колебания;

2) при воздействии на феррит ультразвуковых колебаний и электромагнитного поля СВЧ (частота 2 f) меньшего порога параметрического возбуждения в нем возникают электромагнитные колебания (частота f)".

 


Огородный портал