低温烧结制备微波YIG铁氧体及其性能研究-材料物理与化学专业论文.docxVIP

西安建筑科技大学硕士学位论文 西安建筑科技大学硕士学位论文 - - 子磁矩IlB 发生作用，如果忽略阻尼作用，转距的作用就是使磁矩 μB 不停地回绕 Ho 做 自由进动。如图l.l所示。描述单电子自旋磁矩运动的进动方程如下: 华== -y(μRxH o ) (1-1) at 其中，y=μBg，Y为旋磁比， μB 为玻耳磁子， g 为朗道因子。解(1-1)方程得出的 结 论是:矢量μB 以进动角旗率ω。=Hy。在空间绕稳恒磁场Ho 做圆周运动。进动频率 ω。只 于y及 Ho 有关，这种进动称为拉摩尔进动。当作用于自旋磁矩的微波 颜率与自旋磁矩 的进动频率一致时就会产生磁共振。 iζ二 P 图川单电子的自由运动 现在来讨论微波铁氧体的张量磁导率及铁磁共振现象。有许多自旋电子组成的铁 dM氧体，在饱和的外加稳恒磁场 Ho 作用下，各个电子的总磁矩为 M. 当铁氧体在稳恒磁 场 Ho 与微波磁场 h 双重磁场 H 作用下，总自旋磁矩 M 就会绕 Ho 不断地进动，既 Landan 和 Ljfshitz 进动。其进动方程为: dM z-= -y(M X 的 (1-2) 假设:  H=Ho+helω1 M=Mo 十mel  (1-3) (1-4) 其中， Mo 为铁氧体材料 中稳恒磁场磁化强度 ，h 为微波磁场， m 为铁氧体材料中 微波磁场引起的磁化强度。联合三式，当 h峙， mMo 时，可解得由微波磁场作用 引起的三个交变磁化强度分量: - - PAGE 3 - →aM2Ma jfdJ的 → mx =LiL-TL hz+ ...4一?一 h. H o ω04 -ωl H O ω04-ω1 ， M ^_ i刷刷 Mn_ ( 2 O^my =…4L」「立了hx +廿i L hy O^ 寸 丁 I (1δ) m_ =0 no ω。-ω n o ω。-ω- 这里假定，  2 χ_-.M一o-:-τ的_ ，  _M^_ ωωn _ 0Xk= 0  (1-6) Ho ω04 -旷 万7京 ( 2 ‘、，.I-l.，‘、可以看出，磁化强度 具有磁化系数张量形 ‘、， . I - l .，‘、 ( x j 1.k 01 [xJ=1 -jx x 0 1 \ 0 0 0 ) ‘，、。只，1(KJ AUNP -，f- (性 H特 -H量张有具也μ·率导磁得qF·囱由(1-5、1-7、1-8) 式知，微波磁场纵向分量比不引起交变磁化强度，横向分量 hx hy 不仅引起平行于磁场分量的交变磁化强度的横 ‘， 、。只， 1 ( K J AU NP -， f- ( 性 H 特 -H 量 张 有 具 也 μ· 率 导 磁 得 q F ·囱 _ 次，存在共振国子项ω02 002 ，当微波磁场的频率 ω等于电子进动频率ω。时，就出现铁磁 共振现象。 法拉第效应 均匀平面披在无限大微波铁氧体介质中传播时，其麦克斯韦方程可表示为 : VxE =-j ωμ。[μ]H 1I (1-9) V xH= ja店。cE ) 其中， [μ]为张量磁导率， E为铁氧体的介电常数。 解(1θ)式可得: 平行传播时，即均匀平面电磁波传播方向与稳恒磁场 Ho 磁化方向平行，其传播常 数。(行波经过单位长度 后报幅和相位的变化〉为 : 。+=ω6ocμ. 。(μ + K) ?-=ω 60勾iO(μ-的  (1-10) (1-11) ( 1-10、1-11 )表明，均匀平面电磁波在铁氧体中平行传播时，存在两个圈极化 波:右、左困极化波。+、β。 由于右、左圆极化波弘 、β的传播速度不一样，使得在某一位置，两个回极化被合 成的线极化波的极化面与起始的极化丽不在同一位置，而是偏转了 一个角度。，此种现 象称为法拉第效应，。即为法拉第旋转角。利用铁氧体的法拉第效应可以构成各种铁氧 体器件。 场移效应 当矩形波导传输 TEIO 波〈如图l.3)时，其沿 ìZ方向传输的磁场分量为: Hx= 士j ?a Ho sin(主x)e+ilh (1-12) πα H ，= Ho ∞s(主x)e丰j lh (1-13) α 由(1-12 由(1-12、1-13)得 : τ王=士j!:tg(::x) Itz αα 若令 ，tg 旦=-JL ，则口-14) 变为下式: a IJα  (1-14) -FJ-+X -F J -+ X一尺 H 这说明，在 X==Xl 处，对于沿+Z 向传输的正向波为右陡困极化波，而对于沿 -Z 向 传输的反向波为左旋圆极化波。然而，在波导中受恒定外磁场作用的铁氧体片对左、 右圆极化披将起不同作用。在低场区，对左旋圆极化波，其磁导率 μ·〉 i，相应电磁能 量集中在铁氧体片附近，即铁氧