WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 || 3 |

расщепленных мод не превышает 1–2 (максимум 3) даже Имеет место очевидное соотношение между, и при | | 100 Oe, а интенсивности таких мод значиH пороговым значением = g, при котором начинается тельно ниже, чем для нерасщепленных мод. Указанная генерация, а именно тонкая структура мод ИИ в режиме свободной генерации носит пульсирующий характер, причем плавно g = = Kg, (6) изменяются не только амплитуды спектральных компонент, но и их положения на оси частот (в пределах тех где Kg — критическое значение коэффициента инверже величин порядка 10 kHz). Исключение составляют сии K на переходе E3 E2.

лищь узкие окна в наборах управляющих параметров Подставляя в (6) 0.04 cm-1 и 0.1cm-1, нахо{P,,...}, где возникает каскадное спонтанное разрудим Kg 2.5, что с запасом обеспечивается пушпульной H шение расщепленных мод ИИ, приводящее к мелкомассхемой накачки рубина, где достигается Kmax 3.3 для штабной фононной турбулентности [18]. В большинстве наших условий эксперимента.

же случаев свободная генерация в рубиновом фазере мо1.3. Р е ж и м с в о б о д н о й г е н е р а ц и и. Поскольжет быть охарактеризована как близкая к стационарной ку частотная ширина линии АПР на спиновом даже при расстройствах | | 100 Oe.

H переходе E3 E2 составляет 100 MHz, а межмо1.4. Резонансная дестабилизация фонондовое расстояние — всего 300 kHz, то даже при ного ИИ в области НЧ резонанса. Ситусравнительно небольшом превышении порога накачация изменяется при модуляции накачки в области ки одномодовое ИИ сменяется многомодовым. В слу(0) m = R 102 Hz, где реализуется ярко выраженный чае P = CP = 23.0GHz, H = H0 = 3.92 kOe свободнелинейный НЧ резонанс [27–29]. При малой глуная многомодовая генерация фононов наблюдается уже бине периодической модуляции накачки наблюдаютпри P 50 µW. Если H - H0 = 0, то выполнение H ся колебания интегральной интенсивности фононноусловия K > Kg требует, естественно, более интенсивго ИИ J (t), синхронные с периодом внешней синой накачки (Pg может возрастать на 1–2 порядка), что лы J (t) =J (t + m), где m = 2/m. С повышениобеспечивается достаточным запасом мощности источем коэффициента модуляции накачки km происходят ника накачки.

удвоения периода J (t) по сценарию Фейгенбаума Установление свободной генерации при скачкообразJ (t) =J (t + 2f m), где величина f = f (km) последоном включении накачки происходит в колебательном вательно принимает значения f = 1, 2, 3,..., сгущаюрежиме. Частота этих затухающих колебаний R (так щиеся ( f ) в окрестности некоторой критической называемая релаксационная частота [26]) для нашей точки km = k(cr). Дальнейшее повышение коэффициента системы лежит в области НЧ [27–29] (R 130 Hz при m H = H0). модуляции (km > k(cr)) переводит фазер в режим детерm В установившемся свободном многомодовом режи- минированного хаоса [27,29]. При жестком возбуждении ме работы фазера общее количество мод не превы- генерации в фазере с периодически модулированной накачкой (например, с помощью дополнительного имшает трех десятков даже при P = P(full) Pg, т. е.

пульса гиперзвука, инжектированного в АРФП извне) максимальная ширина спектра автономной генерации (30 310 KHz 10 MHz) на порядок меньше, нежели наблюдается мультистабильность ИИ (ветвление перио, что объясняется хорошо известным механизмом дических и/или хаотических режимов генерации, сопроТэнга–Статца–Демарса (исчерпанием источников пита- вождаемое гистерезисом) [28]. Наконец, столкновение ния для конкурирующих мод) [26]. При отсутствии странного аттрактора с неустойчивым многообразием, расстроек по магнитному полю свободная генерация отделяющим вышележащую периодическую ветвь, выблизка к стационарной (интегральная интенсивность J зывает так называемые кризисы (скачкообразные измемногомодового ИИ, которая регистрируется гиперзву- нения области притяжения аттрактора, сопровождаемые ковым преобразователем на одном из зеркал АРФП, перестройкой его структуры) [28,29].

практически не зависит от времени). Однако все эти явления регистрировались в [27–29] В случае малых расстроек по магнитному полю исключительно путем измерения J (t). Более подробная | | 3 Oe величина J также практически стационар- информация о процессах дестабилизации фазера периоH на. Лишь при увеличении | | до 30 Oe интегральная дической силой содержится в микроволновых спектральH интенсивность фононного ИИ J слабо осциллирует, что ных характеристиках фононного ИИ. Обнаружено, что связано с мелкомасштабными эффектами перестройки вместо небольших плавных пульсаций амплитуд и чаЖурнал технической физики, 2004, том 74, вып. Резонансная дестабилизация микроволнового индуцированного излучения фононов... коэффициенте модуляции (близком к 100%) наблюдается резкое сужение ФМС примерно в четыре раза, так что в ФМС остается не более 6–7 мод фононного ИИ.

После введения небольшой расстройки по частоте модуляции накачки m - эти узкие спектры ИИ демонстрируют регулярные самоперестройки с весьма характерными особенностями. Период самоперестроек ФМС d(), как показали эксперименты, изменяется на несколько порядков при вариации в интервале не бо лее 1 Hz. При этом оказалось, что период d() несоизмерим с периодом внешней силы m 2/m (т. е. частота () d 2/d() в общем случае не является гармоникой или субгармоникой частоты вынуждающей силы m).

Экспериментально это проявляется в неустойчивости состояний, имеющих рациональные отношения d()/m.

Суть же наблюдаемого процесса самоперестроек ФМС Рис. 2. Эволюция спектров фононного ИИ в области НЧ резонанса при m = 137 Hz. Интервал между последователь- заключается в периодическом (с периодом d()) одноными зарегистрированными этапами эволюции EK составляет направленном смещении области генерирующих микроприблизительно 1 s.

волновых мод (которая в типичном случае включает от до 7 мод) вдоль частотной оси, если m.

Примечательно, что локализация каждой моды на частотной оси остается практически неизменной (есстот спектральных составляющих ИИ (столь характерли не принимать во внимание динамические эффекных для режима свободной генерации) при увеличении ты высших порядков, обусловленные возникновением коэффициента модуляции наблюдается скачкообразное нестационарной тонкой структуры спектров ИИ [23]), чередование мод ИИ, которое охватывает весь спектр изменяется лишь положение спектрального участка с генерации (рис. 2). В некоторых случаях интенсивность активными (излучающими) модами. Таким образом, понаиболее мощных спектральных компонент неавтономследовательное воспламенение новых мод АРФП на ной генерации на два порядка превышает интенсивность одном краю ФМС сопровождается погасанием приблимаксимальной (центральной) компоненты ИИ автономзительно такого же количества мод на противоположном ного фазера. Показанный на рис. 2 (в дискретизирокраю ФМС. Подобное движение продолжается вплоть ванном времени) пример эволюции спектра ИИ демондо полного прекращения ИИ на некотором финишном стирует реальный вид той сложной картины движений участке оси микроволновых частот. После относительно в спин-фононной системе акустического квантового генепродолжительного периода рефрактерности (т. е. полнератора, которая скрывается за такой интегральной ного отсутствия ИИ) указанный процесс глобальных характеристикой, как J (t). Аналогичные эволюционные самоперестроек спектра повторяется снова, начиная от последовательности ФМС были получены нами и при той же стартовой позиции на оси частот. Период этих модуляции магнитного поля.

однонаправленных спектральных движений d() остается Среднее время жизни микроволновых фононных мод неизменным, если не изменяется набор управляющих в режиме, показанном на рис. 2, составляет десятые доли секунды, перегруппировка мод осуществляется ир- параметров. На экране спектроанализатора описанная выше эволюция спектра ИИ выглядит как периодичерегулярным образом, распределение мод не повторяется ское движение некоторого модового кластера. Типичные и т. п. — такая хаотическая эволюция спектров ИИ последовательности спектров ИИ в области СНЧ резооказалась типичной для всей области m = 70-200 Hz, нанса ( = 9.79 Hz) при = -0.23 Hz и в отсутствие где ранее наблюдалась резонансная НЧ дестабилизация фазерной генерации и соответственно хаотические коле- расстройки спин-системы по статическому магнитному полю H показаны на рис. 3.

бания J (t) [27–29].

1.5. Резонансная дестабилизация фонон- Мгновенный набор мод ИИ формирует кластер опреного ИИ в области СНЧ резонанса. Ка- деленной ширины, которая мало изменяется в процессе чественно иной, ламинарный характер дестабилизации указанного движения. В то же время набор конкретных ИИ мы обнаружили в этой же системе при СНЧ мод ИИ, которые образуют кластер, постоянно чередует(m 10 Hz) модуляции накачки или магнитного поля. ся (рис. 3). Как можно видеть из рис. 3, самоперестройВ противоположность к области НЧ резонанса этот ки ФМС происходят на фоне нерегулярных пульсаций СНЧ резонанс характеризуется необычно высокой сте- интенсивностей мод ИИ. Следует отметить, что при пенью коррелированности спектральных движений. При уменьшении диапазона развертки спектроанализатора на точной настройке частоты модуляции на m вершину 2–3 порядка заметными становятся также и небольшие линии обнаруженного СНЧ резонанса и при высоком нерегулярные движения мод ИИ вдоль оси частот, а Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. 88 Д.Н. Маковецкий наруженного СНЧ резонанса (т. е. при | | 0) период самоперестроек d() возрастает до гигантских значений.

() Прямыми измерениями d 2/d() было найдено, () что inf(d ) < 10-4 Hz (один период самоперестроек достигает 3h). Все описанные здесь эксперименты выполнялись с применением сверхтекучего гелия (T = 1.8K), чтобы устранить трудности, связанные с кипением криогенной жидкости.

Аналогичный характер самоперестроек ФМС сохраняется для довольно широкого диапазона, причем H в области | | < 10 Oe даже сама величина пракH тически не изменяется, оставаясь близкой к 9.8 Hz.

И только при дальнейшей расстройке спин-системы по магнитному полю резонансная частота начинает заметно уменьшаться (примерно вдвое для | | 60 Oe).

H Существенно, что при этом всегда сохраняется отмеРис. 3. То же, что и на рис. 2, но в области СНЧ резонанса ченная выше зависимость направления движения мопри m = 9.56 Hz. Интервал между последовательными EK дового кластера от расстройки по частоте модуляции:

составляет 2.5 s.

sgn[d V /dt] =-sgn.

1.6. Г а р м о н и к и С Н Ч р е з о н а н с а. Наряду с рассмотренными выше прерывистыми режимами генеиногда также расщепления одной из этих мод (рис. 4) рации фононов (содержащими периоды рефрактернообычно в случае, когда интенсивность моды уже очень сти) наблюдались также и режимы, при которых по мала, т. е. непосредственно перед ее погасанием (из-за меньшей мере одна генерирующая мода появляется этого на рис. 4 столь заметны шумы регистрирующей в стартовой области еще до того, как исчезнет геаппаратуры). Подобные тонкие эффекты, естественно, нерация в финишной области (т. е. на частотной оси нельзя увидеть на панорамных спектрах рис. 3 (тонкая некоторое время могут находиться сразу два узких структура ФМС в рубиновом акустическом квантовом модовых кластера, виртуальные вершины которых Vгенераторе исследована в [18,23]). В целом можно и V2 движутся в одном направлении и с одинакосказать, что на фоне мелкомасштабных нерегулярных вой скоростью: d V 1/dt = d V 2/dt). То же самое было процессов в акустическом квантовом генераторе с СНЧ обнаружено на первых трех четных гармониках СНЧ модуляцией накачки реализуются крупномасштабные резонанса, т. е. при m 2s 2s, где s {1, 2, 3} упорядоченные (ламинарные) движения спектров ИИ.

(низшие 2s-резонансы). Как и для фундаментального Аналогичные крупномасштабные ламинарные само-резонанса (m = ), на указанных гармониках наперестройки ФМС в неавтономном рубиновом фазешего нелинейного осциллятора соответствующие пере экспериментально наблюдались при =+0.23 Hz, риоды самоперестроек ФМС d(2s) несоизмеримы с однако направление движения кластера было протипериодом внешней силы m 2/m и возрастают до воположным. Дальнейшие эксперименты показали, что значений порядка 100 s и более, если модуль расстройзнак производной d V /dt (здесь V — центральная (2s) ки | | |m - 2s| мал (менее 0.05–0.1 Hz). При L частота модового кластера) строго коррелирует со знаэтом опять-таки знак d V /dt (или соответственно знаки ком отклонения частоты внешней силы от резонанса:

d V 1/dt и d V 2/dt), как и для фундаментального резоsgn[d V /dt] =-sgn. С приближением к вершине об нанса, всегда остается противоположным по отношению (2s) к знаку.

L При 4 s 11 частота вынуждающей силы m попадает уже в область очень широкого релаксационного резонанса (доминирующего в области 70–200 Hz), описанного выше. Однако при s > 11, т. е. после выхода вынуждающей силы из указанной зоны резонансной дестабилизации, в наших экспериментах снова были четко зафиксированы узкополосные резонансные отклики генерирующей фазерной системы на внешнее воздействие, причем не только на частотах 2s, но и на нечетных гармониках (2s+1) (2s + 1). Вид этих откликов несколько иной, чем в случае фундаментального -резонанса и его первых четных гармоник. Так, при Рис. 4. Тонкая структура моды фононного ИИ. Развертка по s > 11 девиация величины V, как правило, не превышаоси абсцисс составляет 10 kHz.

Журнал технической физики, 2004, том 74, вып. Резонансная дестабилизация микроволнового индуцированного излучения фононов... ет одного-двух межмодовых расстояний (т. е. всего лишь При этом, как обнаружено в настоящей работе, 0.3-0.6MHz), а сами излучающие моды испытывают межмодовый энергообмен в акустическом квантовом глубокую периодическую автомодуляцию, достигающую генераторе приводит к появлению дополнительной ха50% и более. рактерной частоты, которая значительно меньше, чем релаксационная частота R. Коллективные движеПри s > 11 и расстройках 1 Hz эта автомодуляция довольно быстрая (ее период порядка секунды). По ния возбуждаются именно при модуляции параметров мере приближения m к вершине каждого из 2s- или активной системы на частотах вблизи. Так же обстоит (2s + 1)-резонансов (при тех же значениях s > 11) дело и в лазерах, демонстрирующих антифазовую динапериод автомодуляции am, как и период полного цикла мику [30–32]. Соответственно можно интерпретировать явление фононных спектральных самоперестроек как речередования мод d() для фундаментальной частоты и зультат возникновения антифазовых состояний для ИИ малых четных гармоник (s < 4), монотонно возрастает.

Pages:     | 1 || 3 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.