Электротепловая колебательная неустойчивость в диэлектрических резонаторах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат физико-математических наук Журавлёв, Михаил Владиславович

• Журавлёв, Михаил Владиславович
• кандидат физико-математических наук
• 2000

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Журавлёв, Михаил Владиславович

Введение.

Глава 1. Нелинейные взаимодействия и тепловая неустойчивость в диэлектрических резонаторах. (Обзор литературы.).

1 . 1 Нелинейные свойства сегнетоэлектрических резонаторов СВЧ.]

1.2 Резонансные явления и пороговые нелинейные оптические эффекты в каплях аэрозоля и микрорезонаторах.

1.2.1. Дифракция электромагнитных волн на шаре и резонансный отклик аэрозольных частиц.

1.2.2. Нелинейные пороговые эффекты при рассеянии света аэрозольными частицами.

1.2.3. Термооптические эффекты в аэрозольных частицах.

1.3 Задачи диссертационной работы.

Глава 2. Сравнительный анализ методик расчета функций Рикатти-Бесселя и асимптотические оценки амплитуд парциальных волн применительно к расчетам интегральных характеристик ЭТВ. 2.1 Возбуждение электромагнитных колебаний в диэлектрическом шаре. (Основные уравнения теории Ми.).

2.2 Функции Риккати-Бесселя первого и третьего рода в расчетах интегральных коэффициентов и оптических полей Енутри сферических резонаторов и аэрозольных частиц.

2.3 Асимптотические и тестовые оценки амплитуд парциальных волн Ми внутри крупных сферических частиц и диэлектрических резонаторов.

2.4 Амплитуды парциальных волн оптических полей внутри диэлектрических сегнетоэлектрических резонаторов и сферических аэрозольных частиц в

С^-1.» ОИ' » ЗХV0. 1||>9>д19В11ака11(с119111>1Е11е1д1>(11>1Х111|((с1ве>11)И1131>11:в1>:1*11 } А*'

Глава 3 Электротепловая колебательная неустойчивость в сегнетоэлектрических резонаторах.

3.1 Уравнения электротеплового колебательного возбуждения в диэлектрических резонаторах.

3.2 Динамика электротепловой колебательной неустойчивости в двухмодовом режиме.

3.3 Динамика электротепловой колебательной неустойчивости в трехмодовом режиме.

3.4 Собственные электромагнитные колебания сферического сегнетоэлектрического резонатора и линейная задача теплопроводности в шаре.

3.5 Интегральные коэффициенты электротеплового колебательного возбуждения в сферических сегнетоэлектрических резонаторах.

3.6 Правила отбора взаимодействующих мод в двухмодовом и трехмодовом режиме ЭТВ и особенности расчета интегральных коэффициентов.

3.7 Пороговая мощность ЭТВ в двухмодовом режиме.

3.8 Пороговая мощность ЭТВ в трехмодовом режиме.

Глава 4. Вынужденное температурное рассеяние е аэрозольных частицах.

4.1 Вычисление интегральных характеристик электротепловой связи в каплях аэрозоля.

4.2 Порог вынужденного температурного рассеяния в крупных аэрозольных каплях в двухмодовом режиме.

4.3 Пороговые мощности фототепловой колебательной неустойчивости в капельном аэрозоле. Трехмодовый режим.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Электротепловая колебательная неустойчивость в диэлектрических резонаторах»

Предметом данной диссертационной работы является теоретическое исследование процесса электротепловой колебательной неустойчивости в распределенных колебательных системах с зависимостью реактивных параметров от температуры. Специфика работы состоит в рассмотрении электромагнитных волновых явлений совместно с процессами температурной релаксации. В большинстве случаев представляет интерес рассмотрение процесса температурной релаксации в системах со многими степенями свободы, также с учетом неоднородности электромагнитного поля и распределения температуры.

Теоретический анализ, базируемый на методах теории распределенных колебательных систем, может быть проведен единообразно для двух классов колебательных систем, различающихся по частотным диапазонам и имеющих существенно разные диэлектрические характеристики. Один класс составляют сегнетоэлектрические резонаторы СВЧ из £гТЮ3 или К.Та03, другой класс- микрорезонаторы оптического диапазона прозрачные аэрозольные капли микронных размеров.

В нелинейных резонаторах из £гТЮ3 или К.Та03, благодаря уникальной совокупности их физических свойств при низких ( гелиевых ) температурах, таких как высокое значение диэлектрической проницаемости, значительная нелинейная зависимость диэлектрической проницаемости, при условии малых диэлектрических потерь, существуют благоприятные условия для стрикционного параметрического возбуждения акустических колебаний ( СПВ ). В то же время зависимость диэлектрической нелинейности и проницаемости от температуры, а также высокая добротность резонаторов делает возможным осуществить и исследовать, наряд}7 со стрикционным параметрическим возбуждением, процессы релаксации температуры в колебательной системе, при этом модуляция температурно чувствительных параметров системы приводит к развитию разного вида неустойчивостей системы, в том числе- злектротепловой 5 колебательной неустойчивости. Явление динамической электротепловой неустойчивости (ЭТВ) должно иметь характерные черты, общие для всех резонансных параметрических колебательных систем. В условиях, близких к порогу возбуждения колебательной электротепловой неустойчивости, в резонаторе может иметь место регенерация колебаний температуры, что может найти применение для повышения чувствительности тепловых приемников излучения-резонансных болометров. Эффект ЭТВ необходимо учитывать для описания работы датчиков температуры, различного рода болометрических и пироэлектрических приемников излучения и устройств, основанных на эффекте автоматической стабилизации температуры.

В аэрозольных каплях экспериментально зафиксированы нелинейные пороговые эффекты: вынужденное комбинационное рассеяние ( ВКР ), вынужденное рассеяние Манделыитама-Бриллюэна ( ВРМБ ), вынужденная флюоресценция, оптическая бистабильность, апериодические скачки температуры капли. В случае рассеяния излучения на аэрозольной капле, также возможна электротепловая колебательная неустойчивость, которую, пользуясь терминологией, принятой в нелинейной оптике, следует рассматривать как вынужденное температурное рассеяние ( ВТР) в специфических резонансных условиях. Электротепловая колебательная неустойчивость - наименее исследованный эффект из общего набора оптических нелинейных взаимодействий в аэрозоле.