Теоретическое исследование магнитооптических эффектов в многодоменных анизотропных средах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.11 ВАК РФ

а ^ н 'I

МКНГ£ТЕРСТВО 11АУ1{И, ВЫСПЕЙ СМОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ УНИВЕРСИТЕТ ИЖНИ А.М.ГОРЬКОГО

На правах рукописи УДК 533.61

МАЛЬЦЕВ ВЛАДИМИР НИКОЛАЕВИЧ

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТООПТИЧЕСКИХ ЭИЕКТОВ В ШОГОДОМЕИНЫХ АНИЗОТРОПНЫХ СРЕДАХ

01.04.II - физика магнитных явлений

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученое степени

кандидата физико-математических наук ¡^

и

Екатеринбург - 1992

Работа выполнена в Уральском ордена Трудового Красного Знамени государственном университете им. А.М.Йрького,на кафедре физики магнитных явлений.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук,профессор Г.С.Кандаурова

доктор физико-математических наук,профессор А.С.Москвин ; кандидат фиъжо-математическя: nayit Ю.Есншев

Ведушая организация:

Институт физики металлов УрО РАН

Еашита диссертации состоится "У^" , г_1992 г.

в Учасов на заседании специализированного совета К 063.78.04 по присуждению ученой степени кандидата физико-математических паук при Уральском государственном университете им. А.Н.Горького (620083,г.Екатеринбург,пр. Ленина,51,аудитория 248j.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского госуниверситета им. А.М.Горького.

Автореферат разослан

. //л

1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета кандидат физико-математических наук Ь

II.В. Кудреватых

: < ОБЩАЯ -ДОАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

т ^ ^ Актуальность темы. Прозрачные магнитооптические среди широ-^

в различных оптоэлектронных устройствах,вичисли-тышкЛ^технике,а также в научных исследованиях ¡Iх,2х].В основе этих устройств лежат разли'шке магнитооптические эМекты.Та'к например .явление магнитооптической дифракции ("МОД) используется в дефлекторах .коммутаторах .модуляторах,

магнитооптические свойства зависят от многих параметров среди и магнитной доменной структуры,поэтому изменение даже одного нз параметров может привести к значительному изменению проявлении известных оЭДектов или к открытию новых.Так например,по недавнего времени,МОД наблюдалась в магнитных кристаллах,обладающих магнитной доменной структурой ^'ДС) с доменными граница:,-л (ДГ) .ортогональными поверхности кристалла-пластипы.Исследование оптических свойств редкоземельных ортог]ерритов в области спиновоп переориентации, в которой полосовая ДС имеет ДГ отклоненные от нормали к пластине .привело к открытию асимметричной магнитооптической дш{г-ракции, обладающей свойствами отличными от свойств !.!0Д :1а ДО с доменными границами ортогонаяьными поверхности пластики [3х].Необычность этих свойств заключается в том,что при нормальном падении света на пластину интенсивности и азил.ути поляризации света в порядках соответствующих одному углу дифракции,но расположенных по разные стороны от нулевого максимума,не равны и зависят от азимута поляризации падающего света.В обычной симметричной дифракции свет в поряцкал -Мм и - »п имеет равнум интенсивность и линейную поляризацию всегда ортогеначьную азиату поляризации гшдаюп'е-го света.

Соответству:о:гпе теории .хсроио обгяснякшю свойства симметрично», .ДСД.не пригодны для описания аст.метричнол диоракц.ш и понимания причин 4ор..«фования асимметричного спектра.

Работа над такой теориек является актуальной не только потому,что она призвана дать аизическое истолкование новому явлению,но и потому,что она обобщает сутаествуклгие теории МОД на слу'чаи-ДС с доменными границами,отклоненными от нормали к поверхности пластины. Перспектива использования необычных свойств асимметричной магнитооптической дифракции в разрабатываемых в настоящее время оптических

- 3 -

процессорах и в других оптоэлектрошшх устройствах являлась еше одним 6актором стимулирующим работу над теорией асимметричной МОД.

Цель работы, Основная цель работы -.создание теории асимметричном магнитооптической дифракции света в многодоменных пластинам диулучепреломляилих кристалле а, которая бы определяла условия формирования асимметричного спектра и описывала известные зкеперимен-тальные результаты.

Для достижения поставленной цели в настоящей работе решались следующие конкретные задачи:

1) задача о про::окпешш света через 180° доменную границу с • нулевое толщиной/

.2)задача о прохождении света через доменную границу обладавшую внутренней структурой;

3.'расчет изменения фазы свотовои волны,прошедшей через кристалл, на периоде ДС,состоящей из плоскопараллелышх,слоистых доменов;

4) вычисление параметров асимметричного дифракционного спектр

Научная новизна работы заключается в результатах п пологта-ниях,выносимых на зашит/.

1.Впервые решена задача о прохоздении света через ДГ.Рассчитаны зависимости пнтенсивностен отраженных и проломленных волн от угла падения на ДГ и кристаллографической ориентации границы. .

2.Показаю,что пластину с ДС с наклонными ДГ мокло рассматривать как четырехолементную магнитную фазовую дифракционную ре-шетку.Ранее' рассматривались только магнитные двухэлементные решетки.

3.Определены причины цветового контраста соседних наклонных домешшк гранщ,наблюдавшегося экспериментально.

4.Впервые сформулировано необходимое и достаточное условие возникновения асимметричной дифракции.

5.Рассчитаны:

- зависимость интенсивностеи дифракционных порядков от азимута пацатеего света,при различных параметрах пластин и ДС;

- зависимости азигдута поляризации света в дифракционных порядках от азимута поляризации падающего света,при различных параметра:: пластин и ДС;

- 4 - ,

- зависимости асимметрии спектра от величины пвулучепреломления пластин,толщины кристалла,наклона ДГ,периода ДС, длины волны рвета.

Результаты расчета 'сопоставлены с соответствуй™.!:! зкспери-¡ентальными данными,Показано,что построенная теория асиммотричнои ОД удовлетворительно согласуется, с опытом.

Практическая значимость работы заключается в том,"то теоре-ически найденные связи и соотношения между фундаментальными воаствами двулучепреломляаших кристаллов,параметрами ДС н х&рак-еристиками спектров МОД определяют новое направление поисков ре-улярных доменных структур с необычными оптическими свойствами ц вляются ¿иэическок основой .для практического использования асим-этричных дифракционных решеток ь оптоэлектроиике.

Апробация работы. Результаты исследовании,вошедших в диссер-ацию, докладывались на XVIII Всесоюзной конференции по физике агнитних явленш. ¿"Калинин, 198Й) .Всесоюзной конференции "Современ-1е проблема (Тизики и ее приложения" (Москва, 1990), Д межпународ-)м симпозиуме по магнитооптике (Харьков,19911.Всесоилюн иколе-¡минаре по магнитомикроэлектронике (Алушта, 1991).

Публикации.Основное соцерканио диссертации опубликовано в . печатных работах,список которых приведен в конце автореферата.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из вве-ния.трех глав,заключения.приложения и сшюка цитированной лите-туры.Она содержит 178 страниц машинописного текста.включая 59 сунков и одну таблицу.Список цитированной литературы содержит 2 наименовании.

• КРАТКОЕ СОДЕРЕЛШ'Е РАБОТЫ

Во введении дано обоснование актуальности теш.слормулиро-ш цели и задачи диссертационной работы.Дана краткая х.'/'акте-:тика содержания диссертации и полученных в ней результатов, гаодятся сведен/я об и:-, научной новизне и практической знатд-!ти,переч!!слены основные результаты и положения,которые выно-:ся на зашлу.

В первой главе представлен обзор экспериментальных и теоре-1еских работ,посвяиенных магнитооптической дайракциг (ПОД) и .имодеиствига света с доменной границей в магнитных срепах.Рас->трен вопрос о состоянии и основных методах теоретического ис-

- 5 -

следования магнитооптической дифракции на ДС и ДГ в кристаллах-пластинах.Показано.что ни одна из сушествуюшх°теории не может объяснить свойств асимметричное МОД обнаруженной в кристаллах ( S т й ) FV 0$ [ 4XJ.Показано также .что задача о прохождении света через доменную стенку [ 5х] требует дополнительного исследования.В конце первой главы иормулиругатся задачи,которые необходимо решить для создания теории асимметричной МОД.

Вторая глава посвяшена теоретическому исследованию прохождения света через доменную границу.Описывается ковариантныи метод решения оптических задг-ч в гиротропных средах [ 6х] .который использовался для проведения вычислительных экспериментов на ЭКЛ. Основным достоинством этого метода является то,что полученные в [бх] выражения для полей световой волны в кристалле пригодны для любой геометрии опыта.Заложив в ЭВМ эти выражения,а также процедуру решения граничных задач [6х],получаем возможность исследования прохождения света через ДГ при любой ее ориентации относительно кристаллографических осе« кристалла и при любом .угле падения света на ДГ.

Далее исследуется'прохождение света через 180 - градусную"' стенку с нулевой толшиной в двулучепреломляюших кристаллах типа орто^еррита.При решении граничной задачи на доменной стенке вы- ■ числились интенсивности и поляризации отраженных и преломленных* волн.Геометрия вычислительного эксперимента показана на рис.1,где ' изображены сечения индикатрисе в доменах кристаллографической ■ плоскостью ¿(Г .Индикатриссы представляют собой овалы.Большой • овал соответствует собственной волне (СБ) с показателем преломления N .менышп овал - СБ с показателем преломления п (N у п) Сплошной линией показана индикатрисса-соответствующая правополяри-зованно.х волне .пунктирной линиек - левополяризованной СВ.Угол мек-ду осью Z' и кристаллографическом осью с* равен углу поворота ^ осей ¿"к вокруг оси X параллельной кристаллографической оси о" .Намагниченность м' в доменах параллельна оси JT .Падающая на ДГ собственная волна распространяется вдоль оси 2 .угол между направлением распространения падаюшей СВ и плоскостию ДГ равен f> .

На рис,1а показан случай,когда на ДГ падает СВ с показателем . преломления и .Видно,что при любом угле падения р существуют

- 6 -

отраженные волны с волновыми сектора.™ к^ и к-Х и преломленные с волновыми векторами К* и .На рис. 16 изображен случай, когда на ДГ падает СВ с показателем преломления N .Видно,что при некоторых р отроенная и преложенная волны с показателями преломления п отсутствуют.Эти два случая падения на ДГ волн с различными показателями преломления исследовались отдельно.Расчеты проведенные для параметров Т/п -ортодерритов (оптические оси лежат в плоскости под углом У = У/„ =53° к оси с ) показали, что при больших углах падения интенсивность отраженных волн практически равна нулю,независимо от того падает ли на границу СВ с показателем л или /V .Интенсивность у.е преломленных волн определяется состоянием поляризации падаюшеи волны,направлением врашения электрического вектора в ней и оркентацие*! большой оси эллипса поляризации.Ка рис.2 показаны зависимости интенсив-ностеи I преломленных на ДГ волн от угла У для р =70° при падении на ДГ волны с показателем П .Еилно.что при распространении палашей волны вдоль оптической оси С Ч! = =53°,поляризация круговая) максимальная интенсивность у преломленной волны с показателем N .Направление врашения электрического вектора в этой СВ как у падавшей волны.При удалении от У - поляризация падающей и преломленной стремится к лине.шой и интенсивность преломленной волны определяется не направлением врашения электрического вектора,а взаимной ориентацией плоскостей поляризации преломленной и падаюшел волн.Как следует из рис.2 в этом случае вся энергия передается СВ с показателем преломления п •.Плоскость поляризации этой СВ параллельна плоскости поляризации падаютей волны.

Если на ДГ.падает СВ с показателем /V ,то зависимости ин-тенсивносте^ преломленных волн от получаются заменой на рис.2 обозначений кривых 1^-2.

Интенсивности отраженных от ДГ волн велики при малых углах падения ¡ь .На рис.3 изображены зависимости интенсивностей отраженных и преломленных волн от утла У, при падении на границу СВ с показателем п , для р =0,1°.Видно,что при распространении падеже."; на ДГ волны вдоль оптической оси = наиболь.иие интенсивности у преломленной и отраженной волн с тем уп направлением врашения электрического Виктора,что и у падаюшей ^кривые 2 и 3,соответственно) .тогда как волны поляризованные в противоположную сторону имеют интенсивность равную нулю.При углах

- 7 -

Рис. i

Pu С. 2

Рис. Ч

вся энергия падающей волны передается отраженной СБ с показателем П ,так как при этих значениях углов У намагниченность перпендикулярна направлению распространения света и справедливы обычные условия отражения цля немагнитных срец.

Сравнение зависимостеь,изображенных на рис.3 с зависимостями поляризации отраженных и преломленных волн от при р =0,1°, позволяет выявить эмпирическое условие наилучшей передачи энергии от пацаюшеп к преломленным и отраженным.Оно формулируется следующим образом :при падении на ДГ волны с круговой поляризацией наибольшую интенсивность будут иметь отраженная ( при малых углахр)и преломленная волны с таким ке состоянием поляризации и тем же направлением враа;ения,что и у падающей.Если ке поляризация падаюшеи волны линемная пли эллиптическая (с большой эллиптичностью.) то наибольшую интенсивность имеют отраженная (при малых углах р) и преломленная волны с таким ке состоянием поляризации и плоскостью поляризации параллельной плоскости поляризации падаюшеи волны.

При падении на ДГ волны с показателем преломления Л/ ■ возможна ситуация.когда преломленная и отраженная волны с показателями преломления П отсутствуют (рис.16) .На рис.4 показаны зависимости пнтенсивностеп отраженных и преломленных волн от угла наклона ДГ р при падении на границу СБ с показателем преломления и , для У =53°.Как видно из рис.4 при некотором угле наклона р - волны с показателем п отсутствуют,тогда как при эхом р интенсивность отраженной волны с показателем Л/ максимальна.При дальнейшем уменьшении угла наклона р интенсивность отраженной водны уменьшается,тогда как интенсивность преломленной возрастает.Поведение кривых кнтенсивностеи при р^рк можно объяснить сформулированным выше условием наилучшей передачи энергии, а объяснения поведения кривых при р< рк пока нет.

Зависимость интенсивности отраженных и преломленных волн от состояния поляризации падающеь волны была получена и аналитически. Бил рассмотрен случаи,когда ^ =0°,а р =90°,т.е. нормальное падение света на ДГ.Решение граничной задачи для доменной стенки дает следующие выражения .цля интенсивностен отраженных (I п , Т^) и преломленных еолн » ) в предположен™,что на ДГ пада-

ет СВ с показателем преломления П :

I* = C<\/V2- n-f/KA'rcAn) (п^о(1Л")Т

' d1 (1 I d'fn* (Л/г n?/[(/v Wx\

здесь р< - эллиптичность волны,причем о( =1 для круговой поляризации, О < Ы < 1 для эллиптическое поляризации.Видно,что если папаюшая волна имеет круговую поляризацию,то почти вся со энергия передается преломленной волне с показателем // с 4) и тем же направлением врашения.Интенсивность отраженной волки ("1),вообше говоря,не равна нулю,но очень мала.Действительно,для ортоАерри-тов числитель в с'1) имеет :.оряпок 10~'}.Если падаэтая волна имеет линейную поляризацию (oi~ 0),то отлична от нуля только интенсивность преломленной волны с показателем п (3).Азимут поляризации этой волны совпадает с ориентацией азимута поляризации паданете.-! волны.

Таким образом условие,которое было получено эмпирически из вычислительных экспериментов,подтверждается аналитическими расчетами.

В последнем пункте глэеы изучается прохождение света через неелевскую 180 - градусную доменную стенку с ненулевой толиинои при нормальном падении света на нее.Для 'этого рассматривались три среды¡домен с намагниченностью М нормальной к ДГ,доменная стенка и домен с намагй? юннсстью - ^f .Выражения для поля в доменах юлучены в [5х].Выражен:-я для поля в доменной стенке,т.е. среде с переменным направлением намагнкченности.были получены-в нулевом триблияенпи в ковариактном виде.На каждой из греша;,разделяющих и?е среды,решалась граничная задача и находились интенсивности П'рат.енных и прел or.--ленных волн.Расчет показывает, что отражения от. [Г при нормальном падении света на нее нет,а вся энергия падажеи юлны перед?ется преломленной волне с тем яе направлением враше-:ия электрического вектора.Как и следовало отдать,при нормальном ;аденци света .зависимостей от толнины доменной границы обнаружено IG бЫЛО.

- И -

(О (2)

(3)

(4)

• В конце второй главы делаются выводы по проведенным исследованиям.В частности,делается вывод,что при рассмотрении прохождения света через ДГ в орто^еррите - 1т Ге 03 ,при углах наклона

11° в расчетах можно.но учитывать отражение от ДГ.Этот результат используется в дальнейшем .для сознания теории асимметрич-' нон МОД.

Третья глава посвяшена описанию результатов теоретического исследования асимметричной магнитооптической дифракции на полосовой доменное структуре с наклонными доменными границами в двулучепреломляюших кристаллах-пластинах.

Ранее в [8х],с помошью метода связанных волн [7х].рассматривалась ?Л0Д на полосовой ДС в двулучепреломляжих кристаллах,при этом предполагалось,что ДГ перпендикулярны поверхности пластины. Мы проанализировали более обшую ситуацию,когда ДГ отклонены от нормали на некоторые угол /> ,а намагниченность в кристалле-пластине промодулирована не только вдоль пластшы.но и по ее толщине. Такая геометрия требовала обобщения метода связанных волн на случаи ДС с наклонными ДГ.Решение этой задачи привело к выражениям для электрического ноль'в дифракционных порядках,из которых следует например,что интенсивности и азимуты поляризации света в первых дифракционных порядках не равны и зависят от азимута падаетего света.Эти качественно новые результаты прямо соответствуют экспериментально обнаруженной [зх,4х] асимметричной МОД и особенностям спектра этой дифракции.

Далее были получены дисперсионные соотношения из которых следовало,что частоты квазирезонаторов,соответствуюших .дифракционным порядкам + гп справа от нулевого ближе к частоте нулевого порядка,чем частоты квазирезонаторов дифракционных'порядков олева от нулевого - т .Следовательно,условия передачи энергии от нулевого максимума к порядкам + т лучше,чем к порядкам - П) .поэтому интенсивности порядков + п) больше интенсивностей порядков - т .Ото неравенство частот имеет место при многолучевой дифракции и обусловлено наклоном ДГ и двулучепрелошением пластин. Однако,несмотря на положительный результат проведенного исследования, при чины нормирования асимметричного спектра МОД остались не-выясненчьмп.что связано с несовершенством метода связанных волн.

- 12 -

Кроме того,при решении'предполагаюсь,что интеисиЕНооти четных порядков равны нулю,тогда как на опыте четные дифракционные мак? симумы имели матую,ко отличную от нуля-интенсивность..

Чтобы выявить роль наклонных ДГ и кристаллографического двулучепреломления в формировании асимметричного спектра МОД пластина с доменной структурой рассматривалась как четырехэле-ментная магнитная разовая дифракционная решетка.Дифракционная задача решалась аналитически и численно методами фурьо-оптики.

Геометрия задачи показана на рис.5а,где изображено поперечное сечение кристалла-пластшш с полосовой ДС и наклонными ДГ. Линеино поляризованный свет с длиной волны .А падает на пластину по нормали,кристаллографические оси о и с повернуты на угол У вокруг оси сГ .которая параллельна оси X .Доменные границы отклонены от нормали к пластине на угол ^ ; Дэ , ■ -период ДС я толшкна пластины,соответственно.Из рис.5а видно,что па периоде ДС можно выделить четыре элемента,проходя через которые свет приобретает различные Фазы.

Сначала задача решалась аналитически для ' ¥ -0°.Схема решения была следуюп'ая:нахо!01лись выражения для электрического поля волны,проыедзей через пластину,для каждого элемента периода ДС.Затем вычислялись фурье-ксмпсненты от наеденного изменения электрического поля на периоде ДС,которые определяют электрическое поло в соответствующих дифракционных максимумах.Были найдены формулы для электрического поля всех дифракционных порядков.СЖа-залось.что в спектре присутствуют и четные порядки,хотя их интенсивность мала по сравнению с ближайшими нечетными порядками.Из полученных выражений для четных порядков видно,что их появление связано с наклоном ДГ;если наклона'нет, их интенсивность равна нулю.Из выражения для электрического поля нулевого максимума была определена его поляризация и зависимость ориентации больной оси эллипса поляризации от азимута падашего света.Как и ожидалось, большая ось эллипса не всегда параллельна азимуту' падаюшего света, что вызвано двулучепреломлением пластины.

Наибольший интерес представляют выражения Для электрического поля нечетных порядков (в принебреженни членами пропорциональными ГГ-1)

т

(5)

(6)

где р = ^sinX^r^f-'s/'i Ф£ сг>г

~]Гп> " 2

вклад в пола элементов 1 и 3 (рис.5а"),

зарадеевское вращение, ¿' = / , ¿ил '/ =0 если кристаллогра-

фическое преломление отсутствует.Задко,что знак определяется знаком порядка т .Из (5) получается выражение для интенсивности. света в т -ом нечетном порядке:

где Х0~ интенсивность падпошего на пластину света.

Из (8) вщ-до.что интенсивности в порядках. + гп и - т различны н зависят от азимута поляризации падавшего света 2f по такому же закону,который, наблюдался и на опыте.Анализ выражении (5) показывает,что азимуты поляризации света fi^ в порядках +т и - т различны,а зависимость 4t\,г) от 5* такая же как и на опыте .Из (7) следует,что асимметрии споктра нет если нет наклона ДГ =0) или пластина не обладает двулучепрело.лпением (с^о\ У =0).

Таким образом,условия реализации асимметричного спектра МОЯ, найденные опытным путем [4х] получили свое подтверждение в теории. Однако,как видно кз (б) и (?) .наличие наклона ДГ (<г"¿0) и кристаллографического цвулучепреломления не достаточно для реализации асимметричного спектра МОД .поскольку при SuTPl =0 или ci>:,pL =0

р или С>„, могут равняться нулю и асимметрии не будет.Следовательно ,зДзсь определяшуы роль играет не наклон ДГ и двулучепре-ломление.а характер изменения дазы волны,прошедшей через пластину, на периоде ДС.Исследования показывают, что <|аза иро^цядион волны изменяется квазигармонически и в противогазе,на участках 2 и 4 (ряс.5а).

Изучен характер изменения с[ази на периоде ДС.цри различном

1т = [pZ+ sL Ш 2 £.11

о

(fO

Рис. S

- 15

so Pu С. S

Рис?7 ^=34 (1); «f«53°<?>s V=48°C4>

- 16 -

двулучепреломлении пластин, (т.е. при различных углах )t)' и связь его с асимметрией спектра МСД.Расчет проводился на ЭВМ для пара-* метров Тт - ортоферритов.Напомним,что для TV» - орто<Территов оптические оси лежат в кристаллографической плоскости ¿-с под углом У = У0 =53° к. оси ~с .В зычислител'ьном эксперименте при данных значениях параметров пластины и ДС накопились изменена, ориентации большой оси эллипса поляризации 'f^ света,прошедшего через пластину,на периоде ДС,интенсивности дифракционных максимумов о, .ориентации большой оси эллипса поляризации ^^ света в дифракционных порядках при различных азимутах падавшего света i и,наконец,асимметрия дифракционных порядков,которая характеризовалась величиной

max[%tn (O/J-n, (

Вычисления показывают,что при различном двулучепреломлении и наклоне ДГ возможно симметричное и асимметричное,относительно середины периода,изменение & на периоде ДС.(рис.5в и 56).Так при ß =30°, =30° (рис,5в> изменение асимметричное,а при ^=30°, У =34° (сплошная линия) и 1' = У0 =53° (пунктир) изменение симметричное относительно середины периода.Для параметров ß =30°, У =30° спектр асимметричен,тогда как для параметров ß =30°, У =34° и У =53° спектр симметричен.Следовательно,можно сделать вывод,что асимметрия спектра МОД определяется симметрией изменения фазы'волны,прошедшей через пластину,на периоде ДС. В магнитных материалах это условие реализуется,например,в результате наклона ДГ и квазипериодического изменения фазы на участках 2 и 4 (рис.5а),что в свою очередь связано с кристаллографическим двулучепреломлением.

Вычисленные зависимости интенсивно'стей первых порядков и азимутов поляризации л света в них от азимута падаигего света ^ показаны на рис.6 и 7,соответственно.Эти расчетные азимутальные зависимости Zf.±i ( f) и j(0 качественно согласуются с экспериментальными кривыми.На рис.7 интересен случаи когда азимуты порядках не зависят от (кривая 3),т.е в этом случае дифракционная решетка выступает как поляризатор света в первых порядках.Любопытно,что этот случай реализовался на практике [4х].

Как показывает расчет,симметрия изменения па периоде

- 17 -

ДО,а следовательно и симметрия спектра,завиоят от двулучепрелом-ления пластин (углв. У) , наклону ДГ- ("утла £) .толщины пластины ^ , периода доменной структуры Х> .длины волны света Л .На рис.8, для примера,показана зависимость асимметрии. первых порядков от угла У^ .Точками оумечены величины,полученные на эксперименте [4х-] для ($гг\-Т£)~ орто|ерритов.Как видно расчетные и измеренные величины близки,

В заключительном разделе третьей главы обсуждаются результаты иоЬледования спектра МОД на ДС с наклонными ДГ.Расчеты проводились тремя методами,*в первых двух (метод связанных волн и метод фурье-оптики) отражение света от ДГ не учитывалось,при чисг ленном решении отражение от ДГ учитывалось.В каждом из них получается асимметрия спектра МОД,выражающаяся в неравенстве интен-сивностей и поляризации света в порядках + т и - т и их зависимости от азицута поляризации падаюшего света.Следовательно, особенности спектра МОД связаны не с различием в отранении СВ от доменной границы,как это предполагалось в [4х],а с симметрией изменения -фазы световой волнь..прошедшей через пластину,на периоде ДС.

В расчетах было получено.что фаза света прошедшего через элементы 2 и 4 ('рис.5а) изменяется квазигарыонически,следовательно, при наблюдении наклонных ДГ через скрещенные поляроиды изображение ДГ будет составлено из чередующихся темных и светлых полос, что и наблюдается на опыте ¿4х].Кроме того.цветовой контраст соседних ДГ,наблюдаемый на Опыте,будет связан с асимметричным изме-г нением на периоде ДС и с дисперсией аффекта Зарадея.

Теоретическое исследование показывает,что в спектре дифракции на ДС с наклошшми ДГ присутствуют как четные,так и нечетные порядки,что-имеет место в эксперименте ¿4х].Сравнение рассчитанных кривых Уц ( Ю и с экспериментальными показывает их сходство.А расчеты асимметрии первых порядков при различных углах дают величины близкие к экспериментальным [4х].

Таким образом,теория,в которой пластина с ДС с наклонными ДГ представляется как четырехэлементная магнитная фазовая дифракционная решетка с симметричным или асимметричным изменением фазы на периоде ДС,позволяет объяснить.всю совокупность опытных фактов и вычислять параметры дифракщонного спектра,близкие к экспериментальным.

Предлагаемое объяснент формирования асимметричного спектра является физической основой для опоздания решеток с необычными свойствами из других оптически активных материалов,с целью оптимизации характеристик дифракционного спектра.

ОСКОНМБ РЕЗУЛЬТАТ!! И ВЫВОПН .

1.Исследовано прохождение света через доменную границу с ну-. левой толщиной и^границу,обладающую внутренней структурой.В первом случае показано,что при малых углах падения света на доменную стенку интенсивность отраженного света может достигать 70% от интенсивности падашего;интенсивности отраженных и преломленных

волк определяются состоянием СЬс поляризации и поляризацией падаю- • шего света.Во втором случае,при нормальном падении света на доменную границу неелевского типа,в нулев'ом приближении,эффекты связанные с толщиной гран ¡ад и длиной волны света не проявляются.

2.Показано,что в отличие от ранее исследовавшихся .двухэлементных магнитных йазовых дифракционных решеток.кристалл-пластина с полосовой доменной структурой и наклонными доменными границами может рассматриваться как четырехэлементная фазовая решетка Двулу-чепреломление пластины приводит к симметричному или асимметричному изменению фазы световой волны,прошедшей через кристалл,на периоде доменной структуры.Квазигармоническое изменение фазы световой волны на периоде решетки объясняет видимое изображение наклонных границ,а противофазное изменение фазы волны элемента!® решетки .содержащими наклонные границы,в сочетании с дисперсией эффекта параден,объясняет прцчины цветового контраста соседних доменных границ,наблюдавшегося на опыте.

3.Создана теория асимметричной магнитооптической дифракции на полосовой доменкой структуре с наклонными доменными границами в двулучепреломляацих кристаллах-пластинах.

Обобщен метод связанных волн на случай пластин,в которых намагниченность промоделирована не только вдоль пластины,но и по ее. Тилшине.В рамках метода связанных волн получены дисперсионные соотношения,из которых следует,что передача энергии от нулевого порядка к максимумам расположенным,например,справа от Нулевого предпочтительней, чем к порядкам расположенным слева от нулевого.Пока-

- 20 -

зано.что интенсивности п азимуты поляризации света в первых порядках,в общем случае,не равны и зависят от азимута поляризации падающего света также,как это имеет место в экспериментах.

Методами (фурьо-оптики.нй'1 основе представления кристатла-пластшш с полосовой доменной структурой и. наклонными доменными •границами как чотырехэлементной фазовой дифракционной решетки,ю-лучены выражения для электрического поля и интенсивности света в дифракционных кэкск.чумах.Показано.что в дифракционном спектре присутствуют четные и нечетные порядкп,Интенсивности и азимуты поляризации свота в порядках справа ч слога от пулевого но равны п зависят от азимута поляризации падавшего света.Выявлена роль наклонных границ и двулучепреломления з фор;!ироБанки асимметричного дифракционного спсктра:наклон границ приводит к образования четырехэлементной магнитной фазовой дифракционной ролвтки.а двулуче-преломленко определяет симметрию изменения Фасы волны на пэриоде доменной структуры.Показано,что при различных величинах двулучепреломления и углах наклона границ спектр может быть так симметричным, так и аспммотрячяым.т.е. натачиа наклона-доменных границ л дв'улучепрелсмлешя пластаны но гарантирует реализацию ас:'.ммотрич-ного дифракцислиого спзктра.как ото продполагадось ранее.

Численными методами,т! ооггево которых заложен ковяр"пт!тш»й тод рошения оптических задач,вычислены изменения фазы волны,про-гшдшеи через пластину,на периоде дсмонней структуры,интенсивности и азимуты.поляризации свота в дифракционных порядках в зависимости от азимута поляризации падающего света,периода решетки.угла наклона доменных границ, толшлны и двулучепреломления пластины,длины волны света.Полученные зависимости по своим количественным и качественным характеристикам хоропо согласуются с экспериментом. Показшю.что спектр магнитооптической дифракции на полосовой доменной структуре с нагслонными доменными траншами асимметричен только в том случае,если изменение фазы волны прошедшей через пластину асимметрично относительно середины периода дифракционной релеткн.Варьирование параметров доменной структуры и пластины приводит к изменению симметрии распределения фазы проо.едшего света па периоде решетки,что позволяет упрарлятъ симметрией дифракционного спектра.

На основания проведенных исследований можно сделать -вывод о перспективности изучения шого^лементных магнитных фазовых дифь-ракционкых реаеток,сп9ктры которых обладают необычными свойствами,

Основные результаты ттяссертапии отранены п следующих работах;

1.Кацдаурова Г.С..Мальцев В.Н..Осадченко В.Х. К теории аномальной магнитооптическом дифракции//0птика п спектр.1989.Т.67, &2.С.413-416.

2.Мальцов В.Н..Осадченко В.Х. Доменная структура с наклонными дсшшшш границами и ео оптические св0йства//статич8ские к динамические свойства мапт^упорядоченшх кристаллов:Магзуз. сб., Уфа, 1920. С. 14-21.

3.Осадченко В.Х..Мальцев E.h..Кандаурова Г.С. Асимметричная магнитооптическая дифракция в анизотропных средах/Урал. гос. ун-т.Свердловск,1990.41¡Распространение света через наклонную домонн;.о границу.17с.-Доп. в ин-те "Электроника".27.11. S0.i?P5397.

4.Кандаурова Г.С. .Мальцев В.Н. .Осадчонко В.Х. Асимметричная магнитооптическая диЗрс цая п анизотропных средах/Урал. гос. ун-т.Сисрдловск, 1990.42:Расчет параметров дифракционного спектр;. 14с.-Доп. в ил-то "Электроника".27.11.90.№5398.

' 5.Кандаурова Г.С..Осадчонко В.Х..Мальцев В.Н. Особенности доменной структуры и магнитооптические) свойства кристаллов в маг-иитодвуосном состоянии//Тез. докл. .Will Всесоазн. конф. по физике магнитных явлений. КалшошДЭВГ. С. 145-145.

6.Мальцев В.Н. .Кандаурова Г.С. .Осадчекко В.Х. Оптические свойства асимметричной фазовой решотш//СоБремешшо проблемы физики и ее приложения:Тез. докл. Всесоюз. конф.М. .1990.С.26.

7.Мальцев В.Н..Кандаурова Г.С..Осадченко В.Х. Преломление и отражение света наклонное доменной границей//й!зика металлов и металловедение. 15Э1.Ш0.С. 194-193.

В.Осадченко В.Х. .Мальцев В.Н. .Кандаурова Г.С. .Опрокиднев А. ;\С11.м;,',01рпт1нал магнитная фазовая ре^зтка//Тез. докл. семинара по шпштшкроэлактронике,Алушта, 19-25 окг. 1991 г. Симферополь, 1991.С.50. ^

9. с?. £ V/*c'/Si\' i'J' УМ