Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,931

НЕВЗАИМНЫЕ СВОЙСТВА ВОЛНОВОДНОЙ СТРУКТУРЫ С ПЛЕНКАМИ СВЕРХПРОВОДНИКА ВТОРОГО РОДА И НЕЛИНЕЙНОГО ДИЭЛЕКТРИКА

Глущенко А.Г., Головкина М.В.

Волноводные структуры широко используются в системах обработки информации различных   частотных  диапазонов. Особое место занимают структуры с невзаимными свойствами,   на   основе которых разработаны элементы развязок устройств (вентили, циркуляторы и др.). Для создания этих устройств необходимы гиротропные среды. Наиболее распространенными являются ферриты, диапазон использования которых ограничен СВЧ и КВЧ диапазонами. В данной работе показаны невзаимные свойства волноводной структуры с тонкими пленками сверхпроводника второго рода и диэлектрика с нелинейными параметрами.  Показана возможность существования в рассмотренной структуре солитоноподобных импульсов, параметры которых зависят от дисперсионных характеристик волноводной           структуры, а также от амплитуды импульсов.

Тонкая пленка сверхпроводника в резистивном состоянии и тонкая пленка   диэлектрика с нелинейными параметрами εxxyy =ε+α3|E25|E4  +...расположены параллельно узким стенкам прямоугольно волновода. Внешнее магнитное поле В направлено параллельной широким стенкам волновода, транспортный ток в сверхпроводнике параллелен узкой стенке волновода. Рассмотрена Н-волна (с компонентами Hx, Hz, Ey), которая эффективно взаимодействует с вихревой структурой в сверхпроводнике.

Наличие тонкого сверхпроводящего слоя в смешанном состоянии учитывается введением граничных условий:

f

 

где  jy0 - плотность транспортного тока в сверхпроводнике, β - продольное волновое число, σ - проводимость сверхпроводящей пленки, Ф0 - квант магнитного потока, η - коэффициент вязкости магнитного вихря. Знаки «+» и «-» соответствуют прямой и обратной волне.

Задача   сводится   к  решению   нелинейного   интегро   -   дифференциального   уравнения относительно функции Ey(z,t)

f

где ядро интегрального оператора R(z,t) представляет собой обратное преобразование Фурье определяемой аналитическим путем функции R(ω,β):

 

F

При учетe нелинейности третьего порядка уравнение принимает вид

 

F

и представляет собой обобщение нелинейного уравнения Шредингера. Решением уравнения является  функция   e(z,t,)=Escn(Z,k),   описывающая решетку  нелинейных  импульсов  при α3γ2(R)<0,   или e(z,t)=Essn(z,k) (импульсы затемнения) при α3γ2(R) >0,

Длительность импульсов f 

скорость импульсов f

Проведен численный анализ. С ростом амплитуды импульсов длительность уменьшается, что характерно для солитонов в безграничных средах. В качестве сверхпроводящей пленки рассмотрены пленки YBa2Cu3O7. Продолжительность импульса τ уменьшается с ростом толщины сверхпроводящей пленки, а скорость v имеет максимум при определенной толщине пленки t. При увеличении несущей частоты импульса уменьшается продолжительность импульса и его скорость. При увеличении толщины t также наблюдается существенное уменьшение затухания. Параметрами импульсов в волноводных структурах можно управлять, меняя плотность тока транспорта в пленке и поле подмагничивания. Кроме того, структура обладает невзаимными свойствами для волн, распространяющихся в прямом и обратном направлениях, которые можно реализовать в различных областях частот. В зависимости от толщины сверхпроводящей пленки импульс может менять свое направление распространения на противоположное, что соответствует изменению знака скорости v. С ростом постоянного внешнего магнитного поля продолжительность импульса т уменьшается, а скорость v достигает максимума при определенном значении Bx0, причем импульс может менять направление распространения.

В волноводной системе с тонкой пленкой сверхпроводника в резистивном состоянии энергия может передаваться импульсу за счет энергии движения решетки вихрей Абрикосова. Возможность усиления электромагнитной волны за счет энергии решетки вихрей Абрикосова была показана в работах [1,2]. Использование в волноводных структурах двухслойных тонких пленок сверхпроводник - диэлектрик типа Керра позволяет формировать нелинейные стационарные импульсы малой продолжительности с высокой скоростью распространения, параметры которых зависят от дисперсионных характеристик волноводной структуры, величины коэффициента нелинейности, а также от амплитуды импульсов Es. В зависимости от величины параметров нелинейной пленки, величины магнитного поля продолжительность нелинейного импульса может достигать порядка 10-12 с, а скорость его распространения порядка 108 м/с.

Литература

1. Глущенко А.Г., Головкина М.В. Отражение электромагнитной волны слоистой структурой сверхпроводник - диэлектрик. // Письма в ЖТФ. -1998. - Т. 24. - Вып. 1. - С. 9-12.

2. Glushchenko A.G., Golovkina M.V. Electromagnetic wave propagation in superconductor -dielectric multilayers. // Symposium Proceedings "EMC'98 ROMA". - Rome. - Italy. -1998. International Symposium on Electromagnetic Compatibility "EMC'98 ROMA" Rome. - Italy. - 1998. - V 2. - P. 483-486.


Библиографическая ссылка

Глущенко А.Г., Головкина М.В. НЕВЗАИМНЫЕ СВОЙСТВА ВОЛНОВОДНОЙ СТРУКТУРЫ С ПЛЕНКАМИ СВЕРХПРОВОДНИКА ВТОРОГО РОДА И НЕЛИНЕЙНОГО ДИЭЛЕКТРИКА // Современные проблемы науки и образования. – 2005. – № 1.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=157 (дата обращения: 27.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074