Введение к работе
Актуальность темы
В последние два десятилетия оптоэлектроника сформировалась как научно-техническое направление, в котором стало возможно достижение сверхвысоких скоростей и плотностей передаваемой информации световым излучением. Электрооптические элементы в устройствах связи и обработки информационных потоков из-за технических сложностей не позволяют в полной мере реализовать все преимущества оптических пучков. Радикально новыми физическими принципами работы отличаются прозрачные магнитные материалы. В настоящее время в качестве базовых магнитооптических (МО) -материалов, как правило, используются Ві-содержащие феррит-гранаты, аморфные магнитные пленки, которые имеют целый ряд параметров, удовлетворяющих предъявляемым к материалам для указанных типов устройств требованиям. К примеру, они обладают высокой магнитооптической добротностью в окне оптической прозрачности и большой глубиной модуляции при сравнительно низких затратах энергии.
В настоящее время достигнутый уровень развития
экспериментальных и теоретических исследований магнитооптических
материалов стимулировал рост прикладных и внедренческих работ. На
мировом рынке появились устройства на основе этих материалов: МО-
диски, - вентили, -невзаимные элементы для оптоволоконной связи, -
быстродействующие принтеры, -пространственно-временные
управляемые транспаранты. Намечается производство дефлекторов, переключателей, элементов интегральной оптики, преобразователей. Таким образом, МО-материалы нашли реальное применение при разработке и создании более производительных сменных магнитных носителей информации, структурных элементов для оптической связи и вычислительных устройств новых поколений. По данным, представленным на Международной конференции по магнетизму (Интермаг-97), на МО дисковом носителе с размерами 1.3 дюйма время доступа к информации стало сравнимым с его значением для жестких дисков. Развитие работ в этом направлении привело к реальному серийному производству МО-дисков для ЭВМ со стандартными размерами и объемом записи до 10 Гбайт.
В качестве одного из основных механизмов перемагничивания в МО-средах при импульсном лазерном и магнитном воздействии является движение доменных границ. В этой связи быстродействие всех МО-устройств будет определяться скоростью движения доменных границ (ДГ). По этому параметру Ві-содержащие феррит-гранаты и аморфные магнетики существенно уступают другим МО материалам, в частности, ортоферритам. К примеру в ортоферрите иттрия - YFe03 предельная
скорость движения ДГ на два порядка превышает уокеровскии предел скоростей ДГ, характерный для ферромагнитных материалов. Настоящая работа посвящена исследованию возможностей применения ортоферритов в качестве перспективной МО-среды для создания реальных устройств с повышенными скоростями обработки информации.
Цель и задачи работы
Основной целью работы являются исследования закономерностей
нелинейной и неодномерной сверхзвуковой динамики ДГ в прозрачном
магнетике - YFe03 лазерными методами. t
Для достижения этой цели в работе были сформулированы и практически решены следующие задачи:
1 .Рассмотрены и систематизированы результаты, полученных ранее экспериментальных и теоретических работ, в данной области.
2.Разработана оригинальная оптическая методика исследования быстропротекающих процессов перемагничивания в прозрачных магнетиках.
3. Создан азотный лазер с длительностью импульсов света порядка 1 не.
4.Исследовано и зарегистрировано поведение ДГ наклонного типа в больших магнитных полях.
-
Изучен гистерезис скоростей ДГ и явление необратимости их движения в зависимости от амплитуды импульсного магнитного поля.
-
Проведено исследование изотропности предельных скоростей движения ДГ различных типов в YFe03-
-
Рассмотрена возможность разработки пространственно-временного магнитооптического транспаранта на основе YFe03.
Научная новизна работы
Основные научные результаты работы сводятся к следующему:
1. Впервые разработан метод двукратной высокоскоростной
микрофотографии и применен для исследований сверхзвукового
движения ДГ в YFe03-
-
Обнаружен и исследован нестационарный процесс перехода ДГ к сверхзвуковому движению и значительное возрастание ее видимой ширины.
-
Установлена изотропность предельной скорости движения ДГ разных типов.
-
Впервые обнаружено отсутствие гистерезиса скоростей и необратимость их движения ДГ от амплитуды импульсного магнитного поля.
-
Исследовано полевая зависимость угла наклона ДГ к поверхностям образца YFe03-
6. Предложен и практически апробирован новый способ обработки информации на магнитооптическом транспаранте на основе YFe03.
8. Экспериментально получил подтверждение новый теоретический подход к исследованию динамических солитоноподобных объектов типа ДГ, стремящихся принять состояние с глобальным минимумом потенциальной энергии.
Практическая ценность работы
На основе полученных результатов был разработан и испытан способ запаси информации и создано реально действующее устройство -магнитооптический пространственно-временной транспарант на основе YFeCb, отличающийся от предшествующих аналогов повышенными надежностью и скоростью обработки информации при низком уровне энергопотребления. Данное устройство может быть использовано в оптических процессорах и системах оптической обработки информации.
Разработан и применен в исследованиях метод высокоскоростной
двукратной микрофотографии, обеспечивающий изучение
быстропротекающих процессов в реальном масштабе времени.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на: -3-ьей Международной конференции по магнетизму "ЗМ Conference-83",США, Пенсильвания, 1983;
-Международной конференции "1п1егтад",ФРГ, Гамбург, 1984; -IX Всесоюзной школе-семинаре "Новые магнитные материалы для микроэлектроники", Саранск, 1984,
-4-ой Международной конференции "Intermag, Conference on ferrites", США, Сан-Франциско, 1985;
-Российско-Американском семинаре по проблемам материаловедения, Россия, Хабаровск, 1996.
Получена авторское свидетельство на способ записи информации в магнитооптический транспарант (А.с. № 1451766 от 15.09.88 г.).
Публикации
По материалам диссертационной работы опубликовано 16 работ, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и объем работы
