Введение к работе
Актуальность проблемы. Проблема динамики нелинейных возбуждений в сегнетоэлектрическом кристалле является важной проблемой современной физики сегнетоэлектрических явлений. С ней связаны и многочисленные практические приложения такие как спектроскопия сегнетоэлектриков, использование сегнетоэлектрических кристаллов в качестве элементов управления полем мощных лазеров, линиях задержки лазерных импульсов, голографии.
Теоретическое описание должно последовательно объяснить: во-первых, динамические свойства различного рода примесей и дефектов в кристалле и роль этих дефектов в формировании динамических и кинетических свойств самих сегнетоэлектриков; во-вторых, влияние свойств самого сегнетоэлектрика на динамику элементарных возбуждений; и, в-третьих, образование и динамику модулированных структур в сегнетоэлек-триках.
Интересными как по теоретической, так и по практической значимости сегнетоэлектрическими материалами являются сегнетоэлектрики типа порядок-беспорядок (СЭПБ). Привлекательность данного типа сегнетоэлектрика с точки зрения теоретического исследования можно объяснить следующим: во-первых, достаточной простотой микроскопического гамильтониана, используемого для описания такого типа сегнетоэлектриков (модель Изинга в поперечном поле), во-вторых, многочисленными экспериментальными исследованиями и в-третьих, широким использоваїшем веществ данного типа в технических приложениях.
Из вышесказанного следует, что теоретическое рассмотрение особенностей динамики нелинейных возбуждений в сегнетоэлектриках типа порядок-беспорядок является весьма актуальной задачей.
Цель работы. Основной целью работы является разработка теоретических основ и возможностей оптической спеїароскопии сегнетоэлектриков тина порядок-беспорядок, в том числе с учетом протонной проводимости; изучение особенностей и перспектив применения эффекта самоиндуцированной прозрачности в сегнетоэлектрических средах; теоретическое рассмотрение вопросов динамики мощного акустического импульса в вышеупомянутых сегнетоэлектриках; построение последовательной теории образования микродоменов и кластеров поляризации в СЭПБ в рамках микроскопического псевдоспинового формализма.
Научная новизна работы состоит в том, что в ходе проведенных исследований были впервые получены следующие основные результаты: исследовано влияние протонной проводимости и микроскопических параметров сегнетоэлектрика типа порядок-беспорядок на распространение ультракоротких лазерных импульсов в нем;
в рамках микроскопического подхода рассмотрены основные закономерности явления самоиндуцированной прозрачности в физически интересном случае, когда среда в которой происходит распространение лазерного импульса обладает сегнетоэлектрическими свойствами;
для беспримесных сегнетоэлектриков получены решения, описывающие бегущие нелинейные акустические волны, связанные с поляризацией кристалла. Найдены и проанализированы условия существования данных волн. Предложена их интерпретация как солитонных решеток;
» исходя из микроскопического гамильтониана сегнетоэлектрика типа по-рядок-беспорядок, без привлечения дополнительных предположений, предложена интерпретация экспериментально наблюдаемых микродоменов и кластеров поляризации как ламп-решений уравнения Кадомце-ва-Петвиашвилли.
Научная и практическая значимость диссертационной работы состоит в том, что полученные в диссертации результаты могут быть использованы при интерпретации экспериментальных данных по взаимодействию ультракоротких импульсов света с сегнетоэлектриками типа порядок-беспорядок, спектроскопии таких материалов, разработке элементов памяти на сегнетоэлектриках, а таюке для дальнейшего изучения нелинейных свойств сегнетоэлектриков типа порядок-беспорядок.
Основные защищаемые положения:
-
Скорость изменения формы ультракороткого лазерного импульса, распространяющегося в сегяетоэлектрике типа порядок-беспорядок, определяется параметром порядка и величиной протонной проводимости. Характерная температура, при которой расширение импульса сменяется его сужением, зависит от степени дейтерированности образца.
-
Акустические солитоны могут существовать лишь в сегнетоэлектриче-ской фазе сегнетозлектрика типа порядок-беспорядок при температуре ниже некоторой характерной. Типы солитонных решеток определяются скоростью акустических волн.
-
Экспериментально наблюдаемые микродомеиы и кластеры поляризации представляют собой ламп-рсшения уравнения Кадомцева-Петвиашвилли. Ламл-решения устойчивы относительно высших псевдоспиновых нелинейкостей и их свойства в неполярной фазе определяются в основном затуханием акустических волн.
Достоверность результатов и выводов диссертации определяется тщательной обоснованностью используемых моделей и применением при решении поставленных задач строгих математических методов, проверкой полученных в работе аналитических решений на совпадение с экспериментальными результатами известными ранее.
Публикации. Основные материалы диссертации опубликованы в 12 научных работах, включая 7 статей и 5 тезисов докладов. Список публикаций по теме диссертации приведен в конце автореферата.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на различных научных конференциях и семинарах, в том числе на XIV Всесоюзной конференции по физике сегнетоэлектриков (Иваново, 1995), VII международном семинаре по физике сегнетоэластиков (Россия, Казань, 1997), IX Международной конференции по сегнетоэлек-трикам (Корея, Сеул, 1997), Международной конференции "Tlie centenary of the electron (Ef-100)" (Украина, Ужгород, 1997), IX Международной конференции "Взаимодействие дефектов и неупругие явления в твердых телах" IIAPS-97 (Россия, Тула, 1997), а также на конференциях ВолГУ.
Личный вклад автора. В совместных публикациях по теме диссертационной работы вклад автора заключается в непосредственном участии в постановке задач, в участии в проведении аналитических и численных расчетов, в интерпретации полученных результатов и в написании статей.
Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех оригинальных глав и заключительного раздела и списка литературы, включающего 120 работ. Общий объем диссертации 116 страниц, в том числе 12 рисунков.
