XIV Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2022

Введение

Невзаимными элементами принято называть оборудование и устройства, по-раз­но­му преобразовывающие фа­зовую величину и амплитуду, а также по­ля­ри­за­цию све­то­вых и сверхвысокочастотных встреч­ных волн. Такая разобщённость мо­жет быть ком­би­ни­ро­ван­ной. Показатель не­вза­им­ных эф­фек­тов мож­но менять, и, следовательно, управлять его величиной, например, по­ме­щая невзаимный элемент в коль­це­вой ре­зо­на­тор. При всём при этом фа­зо­вая не­обоюдность превращается в час­тот­ную не­вза­им­ность встреч­ных волн. Такие элементы используются для про­ведения из­лу­че­ния в конкретных на­прав­ле­ниях и др. [2]

Невзаимные элементы функционируют с помощью невзаимных эффектов магнитной, нелинейно-оптической, а также акустической направленности в по­коя­щих­ся электрических и магнитных ги­ро­троп­ных сре­дах, а так­же разнообразных эф­фек­тов в не­ги­ротроп­ных сре­дах. Необходимым ус­ло­ви­ем производства таких элементов яв­ля­ет­ся ис­поль­зо­ва­ние та­ко­го фи­зического явления, в ко­то­ром есть специальное, удовлетворяющее условиями создания оборудования на­прав­ле­ние, направлению которого совпадает одна из встречных волн. Например, эф­фек­т Зеемана и Фарадея обозначен на­прав­ле­нием про­доль­но­го внеш­не­го маг­нит­но­го по­ля, эф­фек­ты Фи­зо и Фер­ми – на­прав­ле­нием дви­же­ния и вра­ще­ния. Вслед­ст­вие эф­фек­та Сань­я­ка Невзаимными яв­ля­ют­ся так­же вра­щаю­щие­ся коль­це­вые ин­тер­фе­ро­мет­ры и ре­зо­на­то­ры. [6]

Не­вза­им­ность ла­зе­ра получается из-за конфронтации волн, находящихся в сре­де с ли­ни­ей уси­ле­ния, за счёт ди­фрак­ци­он­ных эф­фек­тов при разно полостном ­положении диа­фрагм к активной среде. [3]

Элементы создаются для встреч­ных волн с ли­ней­ной по­ля­ри­за­ци­ей в по­пе­реч­ном маг­нит­ном по­ле за счёт маг­нитного эф­фек­та Кер­ра. В све­то­во­дах фа­зо­вая не­вза­им­ность создаётся с помощью разных из­ме­не­ний пре­лом­ле­ния для встреч­ных волн с раз­ной ин­тен­сив­но­стью из-за не­ли­ней­но­го элек­тро­оп­тического эф­фек­та Кер­ра, а так­же из-за двойного ­лу­че­пре­лом­ле­ния. [1]

Устройство

Действие элементов базируется на особенностях некоторых процессов в гиротропных средах, наибольшую значимость из которых имеет феррит.

Важнейшие его свойства, вследствие которых он и используется в устройствах с невзаимными элементами, вытекают из свойств магнитного момента электрона:

Поместив электрон в магнитное поле с некоторой напряжённостью и получим механический вращающий момент :

рис.1- Механический вращающий момент.

В котором М-Спиновый магнитный момент, В-магнитная индукция.

рис.2-направление вращающего момента, действующего на электрон

Феррит имеет свойства и магнетика, и диэлектрика. Относительная магнитная проницаемость у подмагниченного магнитным полем феррита является описывается девятью скалярными величинами:

рис.3-скалярный вид намагниченного феррита.

Где μ и v–скалярные величины, задающие значение магнитной проницаемости.

Реакция феррита на СВЧ поле зависит от стороны распространения ЭМ-волны и направления намагничивания поля. Поперечное направление вектора напряжённости поля соответствует перпендикулярному направлению волны, при продольном-совпадают.

При поперечном намагничивании процесс можно описать двумя линейными волнами:

Обыкновенной, где вектор H поляризован в совпадающем с направлением поля направлении

Необыкновенной, где вектор H поляризуетя в перпендикулярной полю плоскости [4]

Применение

В сравнении с другими невзаимными устройствами, наибольшее распространение получили невзаимные установки сверхвысокочастотных и крайне высокочастотных диапазонов волн (циркуляторы и фазовращатели), создание и разработка которых велась, начиная с 60-х годов для интегральных структур, а также спиновых волн. Далее, такие устройства были интегрированы в магнитооптику и плазмонные устройства. [5]

Циркулятором называется невзаимная электрическая цепь, в которую входит некоторое количество точек с целью сопряжения с другими участками цепи. Мощность в таком механизме передаётся исключительно в одном направлении с первого выхода на второй, со второго на третий и так далее. Наибольшее распространение получили шести- и восьмиполюсные циркуляторы. Они, как и все остальные, классифицируются по роду сигнала: оптические и циркуляторы радиодиапазона, которые в свою очередь классифицируются на ферритовые и электронные. [3]

Рис.4-работа циркулятора с тремя портами

Фазовращатель-четырёхполюсник, внутри которого обеспечивается непрерывный сдвиг фаз напряжения на выходе и входе. Самые простые фазовращатели являются мостовыми схемами двух резисторов и конденсаторов, расположенных друг напротив друг, создавая некий четырёхугольник. [8]

Рис.5-схема фазовращателя мостового типа.

Список используемой литературы:

Бичурин М.И., Петров В.М., Филлипов Д.А., Магнитоэлектрические материалы, М.: Академия естествознания, 2006 г., 296 с.

Балакший В. И., Парыгин В. H., Чирков Л. E., Физические основы акустооп-тики, M., 1985.

Устинова, Е.С. Специфика отражения акустических волн с подвижной границей раздела движущихся сред //Сборник статей VIII международной научнопрактической конференции «Наука - промышленности и сервису» Ч. II, Тольятти.–2013.– c. 169-174

Глущенко, А.Г.Невзаимные волновые процессы/ А.Г. Глущенко, Е.П. Глущенко, Е.С. Устинова // Europeanresearch. – 2015. – №10(11). –С.9-12.

Глущенко, А.Г. Интерференционная картина в подвижных средах/ А.Г. Глущенко, Е.П. Глущенко, Е.С.Устинова//Международный журнал экспериментального образования, – 2017.–№1.–С.48-51.

«Особенности волновых процессов в невзаимных волноводных и резонансных структурах» URL: https://www.psuti.ru/sites/default/files/field/attachments/2017/04/avtoreferat_ustinovoy_e.s_.pdf (Дата обращения: 21.11.2021)

«Невзаимные и управляющие устройства СВЧ» URL: https://studref.com/509956/tehnika/nevzaimnye_upravlyayuschie_ustroystva (дата обращения: 24.11.2021)

«Невзаимные элементы» URL: https://bigenc.ru/physics/text/2651391( Дата обращения: 29.11.2021)

Код для цитирования: Скопировать