金属グレーティング導波路上を伝搬するSAWソリトンの実験的検証

金属光栅波导上声表面波孤子传播的实验验证

基本信息

批准号：
05750059
负责人：
長康雄
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1993
资助国家：
日本
起止时间：
1993 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

近年,弾性波素子に於いても,小型化,高周波化,大電力化が進み,その非線形特性が無視できない状況になりつつあるように思われる.また位相共役波の発生やコンボルバのように非線形現象を積極的に利用した応用素子も盛んに研究開発されてきている.さて現在までのところ,一部の例外を除いて,これらの弾性波素子に於ける非線形現象を考察の対象とする場合,それらを非線形素子として積極的に利用する場合に於いても,摂動法を用いた微小信号からの近似で取り扱える範囲に議論を限定しているようである.一方摂動近似が成り立たなくほどの大振幅領域で弾性波素子を安定に使用することを考えた場合,非線形現象特有の不安定性が大きな障害になることが予想される.そこで波の分散性と非線形性をバランスさせて非線形固有のモードであるソリトンを発生させることができれば大振幅領域で安定に弾性波素子を使用することができるようになる可能性がある.本研究者はこのような観点から弾性波の中で最も簡単に非線形効果の生ずる弾性表面波(SAW)をソリトン化させる研究に着手した.まず,金属グレーティング導波路がソリトン発生でよく知られている非線形格子と一致することを見いだし,次に実験的にSAWソリトンの発生を検証した.周波数60MHzパワー密度2-7W/mmのSAWを幅1mum厚さ1000ÅのA1金属ストリップアレイからなるグレーティング導波路の一端から導波させその波形変化を観測した.その結果正弦波SAWが2つのソリトンと思われる負振幅のパルス波列に分裂し波高値の大きなパルスが小さなそれに追いつき最後にまた正弦波に再帰する現象を確認した.これらの観測波形はK-dV方程式を解いた時の波形と酷似しており,この方程式の保存則を観測波形が満足していることも確認した.また導波路から金属グレーティングを取り除いたときのSAWのショックウェーブも確認した.

近年来，即使是声波元素也已变得较小，较高的频率和更高的功率，并且似乎无法忽略它们的非线性特征。此外，已经积极研究和开发了积极利用非线性现象的应用元素，例如相结合波产生和稳定器。到目前为止，除了一些例外，当这些声波元素中的非线性现象被认为是考虑的，即使它们被积极用作非线性元素，当它们被主动用作非线性元件时，也使用扰动方法。讨论似乎仅限于可以通过使用以下内容近似小信号来处理的范围。另一方面，当考虑稳定使用声波元件在扰动近似不存在的大幅度区域时，预计非线性现象独有的不稳定性将成为主要障碍。因此，如果可以平衡波散性和非线性以生成孤子，即一种非线性模式，则可以在大幅度区域稳定地使用弹性波元件。从这个角度来看，研究人员开始研究在最简单的声波中产生非线性效应的表面声波（SAW）的孤子化（SAW）。首先，他们发现金属光栅波导与以孤子生成闻名的非线性光栅相吻合，然后实验验证了锯孔的产生。锯的频率为60MHz，功率密度为2-7W/mm，是光栅波导的一端，该波导由A1金属条阵列组成，其宽度为1MUM，厚度为1000Å。我们通过引导波浪观察到波形的变化。结果，正弦波锯成两个负振幅脉冲波序列，似乎是两个孤子，大峰脉冲赶上了最小的脉冲，最后又落到正弦波中。这些观察到的波形在求解K-DV方程时与波形非常相似，我们还确认观察到的波形对该方程的保护定律满意。我们还确认了从波导中除去金属光栅时的锯的冲击波。