ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №6

УДК: 537.874; 537.624

УДАРНОЕ ВОЗБУЖДЕНИЕ МАГНИТОУПРУГОЙ СИСТЕМЫ
ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬЮ
СВЕРХКОРОТКИХ ИМПУЛЬСОВ ПОЛЯ

Ф.Ф. Асадуллин¹, В.С. Власов¹, Д.А. Плешев¹,
В.Г. Шавров², В.И. Щеглов²

¹Сыктывкарский лесной институт
167982, Сыктывкар, ул. Ленина, 39

²Институт радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН,
125009, Москва, ул. Моховая, 11-7

Статья поступила в редакцию 2 апреля 2024 г.

Аннотация. Рассмотрена нелинейная прецессия намагниченности в нормально намагниченной ферритовой пленке, обладающей магнитными, упругими и магнитоупругими свойствами. Возбуждающее поле представлено в виде колебания резонансной частоты, промодулированного короткими импульсами, частота следования которых значительно ниже частоты резонанса. Предложена процедура формирования периодической последовательности сверхкоротких импульсов путем возведения в четную степень синусоиды модулирующего сигнала. Отмечены два принципиально различных вида возбуждения: первый – когда длительность модулирующего импульса значительно больше периода исходного сигнала и второй – когда длительность модулирующего импульса значительно меньше периода исходного сигнала. В первом случае промодулированный сигнал имеет вид цуга колебаний основной частоты, а во втором случае промодулированный сигнал имеет вид одиночного знакопеременного импульса. Рассмотрено развитие во времени магнитных и упругих колебаний, возбуждаемых сформированным импульсным полем. Показано, что в первом случае колебания намагниченности сначала имеют резкий выброс вверх, после чего затухают по экспоненте. При этом упругие колебаний после подобного выброса сначала возрастают, а затем спадают по экспоненте. Поведение упругих колебаний интерпретировано как перекачка энергии из магнитной системы в упругую. Во втором случае начальный выброс тех и других колебаний отсутствует. Рассмотрено влияние показателя степени параметра модуляции на возбуждаемые колебания. Показано, что при увеличении показателя степени амплитуда магнитных и упругих колебаний спадает. Рассмотрен характер возбуждаемых колебаний намагниченности при различной степени магнитоупругой связи. Введен коэффициент кратности константы магнитоупругости, равный отношению рассматриваемой константы к величине константы магнитоупругости для железоиттриевого граната. Показано, что при увеличении кратности период колебаний намагниченности увеличивается. Выявлено резкое увеличение периода при определенном значении кратности, имеющее пороговый характер. Рассмотрено возбуждение колебаний намагниченности в большом интервале по времени, когда коэффициент кратности, превышает пороговое значение. Отмечено принципиальное различие двух случаев: когда длительность импульса больше периода переменного поля и когда длительность импульса меньше периода переменного поля. Показано, что в первом случае колебания намагниченности имеют характер прецессии положения равновесия в условиях ориентационного перехода. Во втором случае колебания намагниченности представляют собой периодические скачки переориентации из одного равновесного положения в другое. Отмечены некоторые особенности наблюдаемых явлений и приведены рекомендации для дальнейших исследований.

Ключевые слова: ферромагнитный резонанс, нелинейные колебания, ориентационный переход.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания Института радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН.

Автор для переписки: Щеглов Владимир Игнатьевич, vshcheg@cplire.ru

Литература

1. Kirilyuk A., Kimel A.V., Rasing T. Ultrafast optical manipulation of magnetic order. // Rev. Mod. Phys. 2010. V.82. №3. P.2731.

2. Власов В.С., Голов А.В., Котов Л.Н., Щеглов В.И., Ломоносов А.М., Темнов В.В. Современные проблемы сверхбыстрой магнитоакустики. // АЖ (Акустический журнал). 2022. Т.68. №1. С.22-56.

3. Bigot J.V., Vomir M. Ultrafast magnetization dynamics of nanostructures. // Ann. Phys. (Berlin). 2013. V.525. №1-2. P.2.

4. Jäger J.V., Scherbakov A.V., Linnik T.I., Yakovlev D.R., Wang M., Wadley P., Holy V., Cavill S.A., Akimov A.V., Rushforth A.W., Bayer M. Picosecond inverse magnetostriction in garfenol thin films. // Appl. Phys. Lett. 2013. V.103. №3. P.032409(5).

5. Janusonis J., Chang C.L., Jansma T., Gatilova A., Vlasov V.S., Lomonosov A.M., Temnov V.V., Tobey R.I. Ultrafast magnetoelastic probing of surface acoustic transients. // Phys. Rev. B. 2016. V.94. №2. P.024415(7).

6. Walowski J., Münzenberg M. Perspective: Ultrafast magnetism and THz spintronics. // J. Appl. Phys. 2016. V.120. №14. P.140901(16).

7. Dreher L., Weiler M., Pernpeintner M., Huebl H., Gross R., Brandt M.S., Goennenwein S.T.B. Surface acoustic wave driven ferromagnetic resonance in nickel thin films: theory and experiment. // Phys. Rev. B. 2012. V.86. №13. P.134415(13).

8. Thevenard L., Gourdon C., Prieur J.Y., Von Bardeleben H.J., Vincent S., Becerra L., Largeau L., Duquesne J.Y. Surface-acoustic-wave-driven ferromagnetic resonance in (Ga,Mn)(As,P) epilayers. // Phys. Rev. B. 2014. V.90. №9. P.094401(8).

9. Чернов А.И., Кожаев М.А., Ветошко П.М., Додонов Д.В., Прокопов А.Р., Шумилов А.Г., Шапошников А.Н., Бержанский В.Н., Звездин А.К., Белотелов В.И. Локальное зондирование магнитных пленок с помощью оптического возбуждения магнитостатических волн. // ФТТ. 2016. Т.58. №6, С.1093.

10. Власов В.С., Макаров П.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ориентационные характеристики возбуждения магнитоупругих волн фемтосекундным импульсом света. // Электронный «Журнал радиоэлектроники». 2017. №6. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun17/5/text.pdf.

11. Власов В.С., Макаров П.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Колебания намагниченности в магнитоупругой среде при ударном воздействии упругого смещения. // Электронный «Журнал радиоэлектроники», 2018, №4, Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/apr18/3/text.pdf.

12. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Нелинейное возбуждение гиперзвука в ферритовой пластине при ферромагнитном резонансе. // РЭ. 2009. Т.54. №7. С.863.

13. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1973.

14. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Нелинейная динамика установления намагниченности в ферритовой пластине с магнитоупругими свойствами в условиях ориентационного перехода. // РЭ. 2010. Т.55. №6. С.689-701.

15. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Вынужденная нелинейная прецессия вектора намагниченности в условиях ориентационного перехода. // РЭ. 2011. T.56. №1. C.84-96.

16. Власов В.С., Котов Л.Н., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Мультирежимный характер нелинейной прецессии намагниченности второго порядка в условиях ориентационного перехода. // РЭ. 2011. T.56. №9. C.1120-1131.

17. Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ферромагнитный резонанс в условиях ориентационного перехода. М.: Физматлит. 2018.

Для цитирования:

Асадуллин Ф.Ф., Власов В.С., Плешев Д.А., Шавров В.Г., Щеглов В.И. Ударное возбуждение магнитоупругой системы периодической последовательностью сверхкоротких импульсов поля. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – № 6. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.6.2