4.1. Особенности резонансного прохождения волны TM (ТЕ-) типа через пластину антиферромагнетика в скрещенных магнитном и электрическом полях

В разделе 1, в частности, было показано, что если спектр нормальных поляритонов TM- или ТЕ-типа неограниченной оптически менее плотной среды обладает невзаимностью относительно инверсии, то уже при одном и

том же разбиении плоскости внешних параметровхарактер оптической

рефракции на поверхности такой среды будет зависеть от того, верхнее или нижнее полупространство занимает она относительно оптически более плотной среды.

Это связано с тем, что в данном случае для контактирующих сред с учетом закона сохранения энергии и импульса различным оказывается относительное расположение на плоскости волновых векторов сечений ПВВ нормальных поляритонов сагиттальной плоскостью. Из теории волновых процессов в слоистых средах известно, что в МОК, допускающей независимое распространение плоских ЭМ волн TM- и ТЕ-типа, для оптически изотропного слоя (среда 2), разделяющего два оптически изотропных, идентичных (среда 1) полупространства, френелевские (амплитудные) коэффициенты отражения V_aи прохождения W_aмогут быть представлены в виде [21]:

101

где- поверхностный импеданс (адмиттанс) среды, из которой падает волна TM- (ТЕ-) типа, a Z_a- входной поверхностный импеданс (адмиттанс) сопряженной среды. В последнее время, с целью использования в антенных приложениях, повышенный интерес вызывают метаповерхности - электродинамические структуры, входной импеданс которых заданным образом зависит от частоты, поляризации и направления распространения падающей извне плоской ЭМ волны [99].

Однако в электромагнитном метаматериале строго задана как взаимная ориентация ЭМ частиц, формирующих метаматериал, так и рабочая частота. Кроме того, с ростом частоты падающей волны и вследствие отсутствия четко выраженной поверхности у такой композитной среды достаточно быстро становятся существенными эффекты пространственной дисперсии, связанные с относительно большим размером элементарной ячейки метаматериала [100]. В этой связи несомненный интерес представляет вопрос об использовании в качестве метаповерхности пространственно однородной среды, волновые свойства которой можно целенаправленно регулировать с помощью легко реализуемых внешних параметров (например, постоянным внешним магнитным H₀или электрическим E₀полем). К числу таких сред, несомненно, относятся АФМ структуры, электродинамические характеристики которых существенно модифицируются под влиянием указанных выше внешних параметров, тогда как частота АФМ резонанса может лежать в терагерцовом диапазоне . В частности, хорошо известно, что уже в коллинеарной фазе обменноколлинеарного АФМ включение H₀ортогонально легкой магнитной оси превращает его, согласно [12], в собственно гиротропную среду. Однако, несмотря на то, что к настоящему времени имеется достаточно большое количество публикаций, связанных с изучением воздействия постоянного внешнего магнитного поля на характер прохождения плоской волны ТЕ- или ТМ-типа через границу раздела “немагнитный диэлектрик - АФМ”, тем не менее эта тема по-прежнему не теряет своей актуальности [101-102]. Значительно меньше число публикаций посвящено анализу эффектов постоянного внешнего электрического поля при прохождении

102

плоской волны ТЕ или ТМ-типа через границу раздела “немагнитный диэлектрик - АФМ”. Вместе с тем, из результатов [103, 104] следует, что скомпенсированный JIO АФМ в поле E₀, ортогональном легкой оси, характеризуется материальными соотношениями, аналогичными частному случаю бианизотропной среды - плоской решетке омега-частиц [5].

Если же E₀направлено вдоль легкой магнитной оси скомпенсированного JIO АФМ, то соответствующие уравнения связи становятся аналогичными случаю взаимно ортогональных плоских решеток омега-частиц [5,28] (E₀∕∣E₀∣- линия пересечения плоскостей таких решеток). В случае, когда АФМ является нескомпенсированным, то при E₀ ≠0 магнетик приобретает не только собственно гиротропные и псевдо- гиротропные, но и МЭ свойства [103, 104]. При этом ненулевые компоненты тензоров, входящих в уравнения связи такой среды, в зависимости от частоты распространяющейся волны будут иметь резонансные особенности. Таким образом, можно рассчитывать, что изменение направления E₀может существенно влиять на характер прохождения объемной ЭМ волны TM- (ТЕ-) типа через границу раздела магнитной и немагнитной сред. Следует отметить, что в качестве механизма, ответственного за взаимодействие спиновой подсистемы в обменно коллинеарном ЦС АФМ и электрического поля, в работах [103-104] рассматривалось KMOB, эффекты которого в спин-волновой электродинамике АФМ среды оказываются обменно усиленными. При этом возникает также и дополнительная магнитная анизотропия, связанная с ориентацией E₀. Сам по себе данный эффект достаточно мал, но если для исследуемой сагиттальной плоскости собственная магнитная анизотропия также мала, то можно ожидать, что, изменяя в такой плоскости направление E₀, можно будет плавно изменять равновесную ориентацию вектора АФМ, а значит, и ориентацию главных осей тензоров, входящих в уравнения связи такого АФМ. Условия для реализации данной возможности следует ожидать, в частности, в случае JIO АФМ в “spin-flop” фазе с

103

H₀вдоль легкой магнитной оси ⁸, полагая, что E₀лежит в сагиттальной плоскости с нормалью вдоль H₀.

В связи с этим, в данном разделе приведены реузльтаты анализа в геометрии Фогта влияния ориентации в сагиттальной плоскости постоянного внешнего электрического поля E₀на условия резонансного прохождения объемной ЭМ волны TM или ТЕ-типа, падающей извне на прозрачную пластину одноосного АФМ находящегося в “spin-flop"фазе.

В качестве примера рассмотрим двухподрешеточную (M₁₂- намагниченности подрешетокмодель магнитно скомпенсированного об-

менно коллинеарного, одноосного (OZ) АФМ [92]. В этом случае в терминах векторов ферромагнетизма (m=(M₁ + M₂)/ W₀) и антиферромагнетизма (1 = (m₁-M₂)∕2Λ√₀) плотность термодинамического потенциала рассматриваемого АФМ принимает вид (П.Е1). При b>Qсоотношение (Π. El) отвечает коллинеарной фазе с легкой магнитной осью OZ. Если E₀ _L H₀11 m₀1| OZ , то в зависимости от знака константы KMOB I₀1| E₀или (I₀E₀) = O (m₀и I₀- равновесный вектор ферромагнетизма и антиферромагнетизма соответственно). Случаю одноосного АФМ с легкой плоскостью, перпендикулярной OZ, соответствует Z>

<< | >>

↑

Источник: ТАРАСЕНКО АРТЕМ СЕРГЕЕВИЧ. ПОВЕРХНОСТНАЯ СПИН-ВОЛНОВАЯ ЭЛЕКТРОДИНАМИКА АНТИФЕРРОМАГНИТНЫХ СРЕД C ЦЕНТРОМ АНТИСИММЕТРИИ. ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. Донецк - 2019. 2019

Еще по теме 4.1. Особенности резонансного прохождения волны TM (ТЕ-) типа через пластину антиферромагнетика в скрещенных магнитном и электрическом полях:

- Общая физика - Физика магнитных явлений -

- Деловое общение - Информатика, вычислительная техника и управление - История - Науки о земле - Право РФ - Технические науки - Физика - Философия - Финансы - Школьная программа - Экономика - Юридические науки - Языки и языкознание -