Спосіб керування інтенсивністю електромагнітного потоку та підсилювальні елементи на його основі

1. Спосіб керування інтенсивністю електромагнітного потоку, який полягає в розміщенні керуючого тіла в електромагнітний потік, та керуванні електромагнітним потоком за рахунок прикладання до керуючого тіла електричного або магнітного поля, який відрізняється тим, що керуюче тіло виготовляють з сегнетомагнітного матеріалу, який характеризується однозначною нелінійною залежністю між магнітною індукцією та прикладеною напруженістю магнітного поля, або тіло виготовляють з сегнетоелектричного чи сегнетомагнітного C2 2 (19) 1 3 76691 4 зменшення впливу цих факторів наштовхуються бі вирішується застосуванням у якості обробляюна значне ускладнення технології виготовлення чих сигнал елементів у складі підсилювачів (ЛЕ); транзисторів та застосування додаткових кріогенкерованих ЕП або МП, відповідно СЕ або сегнетоних пристосувань. Подібні ефекти в магнітних підмагнітних (СМ) та феромагнітних (для МП) ОТ з силювачах [3] зумовлені переміщенням стінок дооднозначною нелінійною залежністю між прикламенів у феромагнетиках внаслідок використання деним полем і внутрішніми властивостями ОТ, що матеріалу з прямокутною петлею гістерезису [5]. виконують функцію підсилення чи логічного порівФункціонування оптичного (фотонного) транзистоняння. ра вимагає застосування паралельних дзеркал Поставлена задача у поданому пристрої для (лінз) та заповнення простору між ними спеціалькерування (підсилення, перемикання) магнітним ною речовиною [4] або матеріалом [6]. Таке облапотоком в ОТ вирішується шляхом застосування в штування накладає очевидні обмеження на можякості феромагнітного осердя матеріалу з однозливості спрощення конструкції та технології начною (безгістерезисною) характеристикою зміни виготовлення пристрою. Межі керування величийого μ в робочому діапазоні величин напруженості ною ЕМ потоку у феромагнітних [7] та сегнетоелеМП Η. ктричних [8] тілах обмежується неоднозначною Поставлена задача в описаному пристрої для ділянкою петлі гістерезису і тому здійснюється керування інтенсивністю ОП вирішується через тільки перемикання ЕМ потоку. використання у якості перетворювача величини Виходом із описаного становища пропонуєтьЕП або МП у значення поляризації Ρ відповідно ся вважати здійснення впливу на певні фізичні СЕ або CM матеріалу (ОТ) з однозначною (безгіспараметри середовища (тіла) електричним або терезисною) залежністю між значенням кута полямагнітним полем (ЕП або МП) за умови, що харакризації φ та прикладеним полем. теристика зміни цих параметрів відносно полів Технічний результат від впровадження даного дозволяє реалізувати функції підсилення та переспособу полягає у можливості керування одними микання. Таким чином можливо подолати вказані (певними) компонентами ЕМ поля за допомогою недоліки згаданих відомих підсилювальних приінших, що відбувається миттєво. При цьому відпастроїв, а саме: 1) збільшити швидкодію до максидає необхідність витримки оптичних осей між кемально можливої - швидкості поширення ЕМ хвилі; руючим сигналом і ОТ, а тільки розміщення його у 2) зменшити рівень шумів у підсиленому сигналі за керуючому ЕП чи МП. Генерування таких полів рахунок використання робочого матеріалу з безгіскраще узгоджується з роботою інших електричних терезисною (однозначною) характеристикою, тоб(електронних) елементів (каскадів) порівняно з то без внутрішніх механічних трансформацій манеобхідністю вироблення оптичного сигналу. теріалу; 3) підвищити технологічність конструкцій Технічний результат від впровадження подапристрою шляхом виключення з його складу доданого пристрою для керування магнітним потоком ткових оптичних поверхонь (дзеркал). полягає у можливості миттєвої однозначної зміни З відомих способів підсилення ЕМ потоку (в магнітної індукції В у феромагнітному ОТ та поза оптичній його ділянці), тобто керування більшою ним. Відсутність механічних переміщень стінок сталою його величиною за допомогою малої інфодоменів у матеріалі ОТ та можливість застосуванрмативної частки потоку, найбільш близьким за ня надпровідної обмотки ОТ зменшує кількість технічною суттю є керування ЕМ потоком із застоскладових шуму. Оминаючий ОТ потік використосуванням оптично бістабільного обробляючого вується для побудови ЛЕ "НІ". тіла (ОТ) з однозначною нелінійною залежністю Технічний результат від впровадження описаміж падаючим на нього і тим, що пройшов через ного пристрою для керування величиною ОП чейого товщу ОП [6]. рез зміну площини поляризації СЕ або CM полягає З відомих пристроїв для керування (регулюу здійсненні миттєвого однозначного підсилення вання) величиною робочого магнітного потоку (перемикання) як за інтенсивністю ОП , так і за шляхом зміни магнітної проникності μ магнітопроаналізованою величиною кута поляризації ОП φ. воду (феромагнітного ОТ) найбільш близьким за Можливість застосування для керування і ЕП і МП технічною суттю є керований обмоткою дроту зі дозволяє максимально узгодити пристрій з попеструмом магнітний елемент [7]. редніми каскадами. З відомих пристроїв для керування величиною Перелік фігур містить десять рисунків, що ілюОП через прикладання ЕМ поля до середовища струють: взаємодію ОТ з ЕМ потоком (Фіг.1) ; дію (ОТ) проходження потоку найбільш близьким за на ОТ керуючих ЕП та МП (Фіг.2) ; загальний витехнічною суттю є сегнетоелектричний (СЕ) полягляд необхідної залежності між керуючими полями ризатор, що дозволяє обертати площину поляриі станом ЕМ потоку в ОТ, зумовленим властивосзації ОП прикладанням до матеріалу (ОТ) ЕП, а тями матеріалу ОТ (μ і φ), котрі безпосередньо також перемикати оптичну індикатрису малим довпливають на проходження потоку (Фіг.3); можлидатковим ЕП [8]. вість підсилення ЕМ потоку завдяки запропоноваЗадача, що вирішується винаходом, полягає у ній характеристиці матеріалів ОТ (Фіг.4); облаштупідвищенні швидкодії керуючих (підсилюючих, ловання пристрою для керування магнітною гічних) функцій пристроїв (елементів), покращені індукцією В в ОТ у початковому стані (Фіг.5) та якості обробки сигналу ОТ через зменшення шупідчас керування (Фіг.6); робочі положення ЛЕ "І" мових флюктуацій у ньому, а також покращення (Фіг.7), "АБО" (Фіг.8) та "НІ" (Фіг.9), утворених з технологічності виготовлення та розширення сфеобох запропонованих пристроїв; роботу пристрою ри застосування пристроїв. керування інтенсивністю ОП через зміну φ в ОТ Поставлена задача в запропонованому спосо(Фіг.10). 5 76691 6 Суть способу полягає у миттєвому керуванні Окрім побудови підсилювача МП (транспервеличинами ЕМ потоків, що проходять скрізь ОТ з мера), можливе утворення ЛЕ, використовуючи однозначною нелінійною залежністю між певною комбінацію пройшовшого та оминувшого ОТ потовихідною величиною потоку та регулюючої її внуків. ЛЕ "І" має сигнал на виході тільки у тому випатрішньою властивістю ОТ за допомогою ЕП дку, коли є сигнали на всіх його входах. Якщо є або МП. два МП 1 і 2, під дією будь-якого з них пропускання Суть пристрою для керування величиною маглежить дещо нижче 3 крутої ділянки кривої, а за дії нітного потоку (магнітної індукції В) в ОТ (магнітопобох МП робоча точка переходить на круту ділянку роводі, осерді) за допомогою керуючої резистивної 4 (Фіг.7), то відбувається операція "І", ЛЕ "АБО" або надпровідної обмотки полягає у застосуванні дає великий вихідний сигнал, якщо на будь-якому матеріалу ОТ з однозначною нелінійною залежнісз його входів, утворених керуючими обмотками тю між прикладеною напруженістю МП Η і В в маОТ, наявний високий рівень сигналу. Якщо під час теріалі ОТ. дії будь-якого з двох МП 1 або 2 значення пропусСуть пристрою для керування інтенсивністю кання В OТ лежить зверху 3 крутої ділянки кривої ОП через зміну φ ОТ (СЕ або CM) полягає у засто(Фіг.8), то відбувається операція "АБО". Елементу суванні матеріалів (у т.ч. рідких кристалів) з одно"НІ" властивий високий сигнал на виході, коли вхізначною нелінійною залежністю між прикладеним дний сигнал малий і навпаки. ЛЕ (магнітний) "НІ" відповідно ЕП чи МП і φ ОП . працює на оминаючому тіло МП Н2, за рахунок Керування ЕМ потоком чи ОП здійснюють покотрого створюється петля гістерезису; за високоділом деякої сталої їх величини 1 на той, що го рівня 1 вхідного МП Н1 сигнал Н2 слабкий 2, а пройшов 2 через ОТ 3 та оминувший його 4 або низький вхідний (керуючий) сигнал 3 утворює знавідбитий ним 5 (Фіг.1). При цьому керуючою фізиччне оминаюче МП 4 (Фіг. 9). ною величиною є ЕП 1 або МП 2 , прикладені до Аналогічно працює пристрій для керування інОТ 3 (Фіг.2). тенсивністю ОП через зміну Ρ СЕ або CM. НеобСуттєвою обставиною процесу обробки є наяхідна нелінійна однозначна характеристика матевність у матеріалу ОТ однозначної нелінійної заріалу ОТ отримується завдяки спеціальній лежності між прикладеним полем і величиною, що технології виготовлення високотекстурованої сегбезпосередньо регулює проходження ЕМ потоку нетокераміки [11] та зміни Ρ CM прикладенням через ОТ, тобто значенням μ феромагнетика та Ρ МП [12]. СЕ чи CM, що визначається кутом φ. Завдяки цьоЗ відомих пристроїв для керування величиною му і формують необхідну залежність між регулююОПчерез прикладання ЕМ поля до середовища чими - Ε і Η та регульованими - В магнітопроводу (ОТ) проходженні потоку найбільш близьким за (осердя) і Ρ СЕ чи CM величинами (Фіг.3). В ретехнічною суттю є сегнетоелектричний (СЕ) [8] та зультаті отримують необхідну для здійснення підсегнетомагнітний [12] поляризатори, що дозволясилення залежність (відповідність) між керуючими ють обертати площину поляризації ОП прикладанЕП чи МП (вертикально синусоїда 1) та вихідними ням до матеріалу ОТ ЕМ поля, а також перемикати з ОТ (горизонтальна синусоїда 2) величинами ЕМ оптичну індикатрису малим додатковим ЕП [8]. потоку (Фіг.4). Подана на Фіг.4 картина у першому Підсилення сигналу у запропонованому приквадранті координатної площини має аналогічний строї - трансангелі відбувається шляхом вимірювигляд і у третьому, тільки з протилежними знакавання φ 2 ОП 3 під дією на ОТ 1 ЕП або МП за ми. Разом з тим, оминаючу 4 та відбиту 5 (Фіг.1) допомогою аналізатора 4 (Фіг.10). Пристрій прачастини ЕМ потоку використовують для комбінуцює через зміну φ СЕ або CM ОТ при дії ЕП або вання з іншими його частинами з метою реалізації МП відповідно (Фіг.2). Зміна φ виникає також внаматематичних (алгебраїчних і логічних) операцій. слідок магнітоелектричного ефекту в СЕ рідкозеПристрої працюють наступним чином. мельних молібдатах Gd2(MoO4) та Тb2(МоО4)3 [13Феромагнітне ОТ 1 розташоване у постійному 15]. Робоче СЕ ОТ виготовлене з високотекстуроабо змінному МП 2 (Фіг.5) деякої сталої величини, ваної сегнетокераміки на основі шаруватого титащо визначається початковою лінійною ділянкою на вісмуту, що отримала необхідну нелінійну одграфіку (Фіг.4). Зображена характеристика ОТ нозначну характеристику завдяки спеціальній отримується завдяки спеціальній технології виготехнології виготовлення [11]. Робоче СМ ОТ на товлення аморфного сплаву [9] або особливостям основі ферримагнетиків PbFe2/3Ta1/2 [16] або тверконструкції ОТ з цього сплаву [10]. дого розчину PbFe2/3W1/3O3 [17] здатне перемикати Керуючий магнітний потік в ОТ 1 створюється ОП зміною прикладеного МП [18] (Фіг.4). пропусканням струму Ік соленоїдальною обмоткою Для обох ОТ використовуються ЕМ поля в ме3 (Фіг.5). У початковому стані струм Ік, а відповідно жах величин, що не перевищують насичуюче знаі додатковий (керуючий) потік відсутній, і МП 2 чення для вказаних СЕ та CM матеріалів. Тоді проходить через ОТ 1 згідно його феромагнітних характеристика матеріалу у співмірних фізичних властивостей (Фіг.5). Увімкнення постійного або величинах містить лінійні та нелінійні ділянки з змінного Ік в керуючій обмотці 3 призводить до достатньою крутизною для здійснення відповідно утворення керуючого МП 2 (Фіг.6). Величина цього лінійного та нелінійного підсилення Ρ(φ) (Фіг.3). потоку достатня для переміщення значення μ ОТ Діюче ЕМ поле 1 (Фіг.4) змінює електричну поляна нелінійну ділянку 2 (Фіг.4). В результаті створизацію Ρ СЕ та СМ матеріалів, що призводить до рюються умови для "втягування" МП 2 в ОТ 1 підсилення φ згідно сигналу 2. (Фіг.5) і утворення областей концентрації силових Подібними до попередніх магнітних, влаштоліній 3 (Фіг.6), що відповідає синусоїді більшої амвані і оптичні ЛЕ "І", "АБО" та "НІ", що використоплітуди (Фіг.4) підсиленого МП. вують пройшовший 5 через ОТ 1 та відбитий ним 6 7 76691 8 ОП (Фіг.10). Distance sensor using a cloth inductor, J. Appl. Phys., Джерела інформації: 64 (10), 1988, p.5690 - 2. 1. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и 11. Бородин В.З., Дорошенко В.Α., Ситало Е.И. сигналы : Учебник для вузов. - Μ.:Радио и связь, и др. Технология получения и физические свойст1986. - 512с. ва високотекстуированной сегнетокерамики на 2. Гусев В.Г., Гусев Ю.М. Электроника. - М.: основе слоистого титана висмута. - III Всесоюзн. Высшая школа, 1991. - 622с. конф. по физ.-хим. основам технологии сегнетоэ3. "Magnetic amplifier", Me Graw - Hill лектрических и родственных материалов. - Тез. Encyclopedia of Science and Technology, 5 th докл., Звенигород, 24-28 окт., 1988г. - М.: Наука, Edition, Me Graw - Hill Book Company, v.8,1982, 1988. - С.107. Р.28-29. 12. Веневцев Ю.М., Гагулин В.В., Любимов 4. Роуэлл Дж. М. Материалы для фотоники. В В.Н. Сегнетомагнитные вещества: Сегнетоэлектмире науки. - №12. - 1986. - С.86-97. рики, из-во Ростовского универс, 1983. - С.21-31. 5. Мочалов В.Д., Магнитная микроэлектрони13. Ponomarev В.K., Ivanov S.Α., Red'kin В.S., ка. - М.: Сов. радио, 1977. - 368с. Kurlov V.Ν., Physica В, 1992, vol.177. - Р.327. 6. Эйбрэхэм Α., Ситон К.Т., Смит С.Д. Оптиче14. Пономарев Б.К., Штип Э., Вигельман Г. ский компьютер. В мире науки. - 1983. - №4. Физика твердого тела. - 2000. - т.43. - №4. - С.716. С.15-25. 15. Ponomarev В.K., Red'kin В.S., Wedelmann 7. Глузман П.Л., Миловзоров В.П., Юдин В.В. H., Ferroelectrics Letters, 1994, vol.18, №3/4. Устройства на основе управляемых магнитных Р.394. элементов. - М.: Радио и связь, 1986. - 160с. 16. Накамура Т., Автометрия. - 1978. - т.1. 8. Лайне Μ., Гласе Α. Сегнетоэлектрики и род№1. - С.29-39. ственные им материалы. - М.: Мир, 1981. - 736с. 17. Petzelt J., Kozlov G., Volkov Α.Α., 9. Хандрих К., Кобе С, Аморфные ферро- и Ferroelectrics, 1987, vol.73, №1/4, Р.101-123. ферримагнетики. - М.: Мир, 1982. - 293с. 18. Сегнетомагнитные вещества. - Сб. научн. 10. Yamamoto Т., Matsuki Η., Murakami К., тр. - Μ.: Наука, 1990. - С.20. 9 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 76691 Підписне 10 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601