Никитов С.А. «Антиферромагнитная спинтроника и магноника» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 3 (2025)

Представлено описание недавних работ, опубликованных автором с коллегами в открытой печати (отечественных и зарубежных научных журналах) в области терагерцовых спинтроники, спин-фотоники и магноники. Магноника – область электроники, изучающая возбуждение, распространение и детектирование спиновых волн, квантами которых являются магноны в различных магнитных гетероструктурах. Широкое многообразие линейных и нелинейных спин-волновых явлений, возникающих в таких структурах, а также функционирование в гигагерцовом частотном диапазоне привлекли существенный интерес к этой области и обеспечили множество практических приложений в телекоммуникационных системах. Использование магнонного подхода в спинтронике, где перенос спинового момента обычно осуществляется поляризованными электронами проводимости, сформировало новое направление – магнонную спинтронику. Рассмотрены аналитические методы описания физических процессов в магнитных микро и наноструктурах, рассмотрены модели для описания индуцируемых током и оптическими импульсами явлений в нано-гетероструктурах, содержащих магнитные материалы, а также экспериментальные методы исследований процессов в них. Ключевые слова: магнонная спинтроника, спин-волновые явления, спин-фотоника, магнитные нано-гетероструктуры

Каменских А.О. «Изменение собственных частот колебаний пьезоэлементами, встроенными в упругие тела» Известия Российской академии наук. Механика твердого тела, № 6, с. 261-276 (2025)

Рассматривается задача об изменении собственных частот колебаний упругого тела со встроенными пьезоэлектрическими элементами при подаче на них электрического потенциала. Приводится математическая постановка задачи на основе принципа возможных перемещений для кусочно-однородного электроупругого тела. Конечные деформации представляются суммой линейной и нелинейной частей, которые линеаризуются относительно состояния с малым отклонением от положения начального равновесия, вызванного обратным пьезоэффектом. Приводятся экспериментальные и численные результаты, подтверждающие достоверность численного алгоритма на основе метода конечных элементов. На примере пластины со встроенным пьезоэлементом приводятся численные результаты, демонстрирующие влияние на изменение собственных частот колебаний различных параметров: жесткостных характеристик упругого тела; размеров, местоположения и количества пьезоактуаторов; отношения площадей пьезоэлемента и упругого тела; величины и знака электрического потенциала.

Даринский А.Н., Косевич Ю.А. «Поверхностные акустические волны в структурах слой-подложка произвольной анизотропии» Кристаллография, 70, № 4, с. 626-636 (2025)

Теоретически исследовано существование поверхностных акустических волн в полубесконечной подложке с нанесенным твердым слоем. Подложка и слой не являются пьезоэлектриками, но могут относиться к любому классу кристаллографической симметрии. Представив дисперсионное уравнение в виде условия на матрицы импедансов подложки и слоя, удается установить, используя свойства импедансов, максимально допустимое число поверхностных волн в зависимости от типа контакта и соотношения между скоростями объемных волн в подложке и материале слоя. Выведено дисперсионное уравнение для симметричной ориентации орторомбической подложки с нанесенным моноатомным слоем и показана возможность существования чисто изгибной поверхностной акустической волны в случае очень жесткого поверхностного слоя, например монослоя графена на мягкой полимерной подложке.

Белянкова Т.И., Ворович Е.И., Калинчук В.В. «Особенности распространения SH-волн в биморфной пьезоэлектрической/пьезомагнитной пластине из функционально градиентных материалов» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 3, с. 14-29 (2025)

В квазистатическом приближении исследуются особенности распространения сдвиговых горизонтально поляризованных поверхностных акустических волн (SH-ПАВ) в составной магнитоэлектроупругой пластине из неоднородных пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев. При моделировании неоднородности слоев использована двухкомпонентная модель функционально градиентных материалов с изменением свойств по толщине от параметров основного материала до параметров материала включения. В качестве основных материалов пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев пластины использованы PZT-5H и CoFe₂O₄. Включения пьезоэлектрического слоя представляют собой керамику на основе PZT с различными упругими, пьезоэлектрическими и диэлектрическими свойствами. Неоднородность пьезомагнитного слоя моделирует твердый раствор материалов слоев в узкой переходной области у границы раздела. Распространение SH-ПАВ в пластине инициировано действием удаленного источника гармонических колебаний, режим которых полагается установившимся. На границе раздела неоднородных слоев выполнены условия сцепления. На внешних поверхностях, свободно контактирующих с вакуумом, в отсутствие механических напряжений рассмотрены четыре типа электрических и магнитных условий, в зависимости от которых рассмотрены четыре задачи. Решение строится в пространстве образов Фурье путем сведения к системе начально-краевых задач Коши. Получены удобные для численной реализации матричные представления дисперсионных уравнений задач. На примере задачи с электрически закороченными и магнитно- открытыми поверхностными условиями исследовано влияние характера неоднородности пьезоэлектрического и пьезомагнитного слоев пластины на особенности поведения скоростей SH-ПАВ в широком диапазоне частот. Определены особенности влияния локализации различных типов включений пьезоэлектрического слоя на их поведение. Установлены особенности поведения скоростей SH-ПАВ в магнитоэлектроупругой пластине при различных характеристиках неоднородности у границы раздела. Полученные результаты приведены в безразмерных параметрах и могут представлять особый интерес при разработке, проектировании и оптимизации новых материалов для современных микро- и наноразмерных приборов и устройств на SH ПАВ.

Теплых А.А., Зайцев Б.Д., Семёнов А.П., Бородина И.А. «Акустическое поле и энергетические характеристики щелевой моды в структуре "линия задержки–вакуумный зазор–резонирующая пластина ”» Акустический журнал, 71, № 5, с. 640-647 (2025)

Представлены результаты теоретического исследования структуры, включающей линию задержки на основе пластины ниобата лития Y–X среза с двумя встречно-штыревыми преобразователями для возбуждения и приема акустической волны с поперечно-горизонтальной поляризацией в диапазоне частот 1.5–2.2 МГц. Толщина пластины составляла 0.35 мм. Над линией задержки между преобразователями с некоторым зазором располагалась резонирующая пластина ниобата лития Y–X–140° среза. Моделирование производилось при помощи метода конечных элементов. При подаче ВЧ напряжения на входной преобразователь на частотной зависимости полных потерь наблюдались ярко выраженные пики резонансного поглощения, связанные с возбуждением щелевой акустической моды. Была вычислена скорость щелевой моды и впервые были найдены механические и электрические поля в линии задержки и в резонаторе. Показано, что на резонансных частотах происходит перекачка энергии акустической волны из линии задержки в резонатор. При этом в резонаторе возникает стоячая SH0 волна, которая содержит более 66% акустической энергии системы, что приводит к подавлению бегущей волны на выходе линии задержки. Этот вывод также подтверждается распределением амплитуды поперечно-горизонтальной компоненты механического смещения в линии задержки и в резонаторе на резонансных частотах и между ними.

Кузнецова И.Е. «Методы управления потоком энергии акустических волн различных типов» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 3 (2025)

Угол между направлением распространения акустической волны и направлением переноса ее энергии является одной из важнейших характеристик при разработке различных акустоэлектронных устройств. Информация об этом параметре необходима для более эффективного возбуждения и приема акустических волн. Другим аспектом данной проблемы является возможность фокусировки акустической энергии плоских волн в необходимой точке или области звукопровода. В докладе представлено описание недавних работ, опубликованных автором с коллегами, в которых предложены различные методы фокусировки акустических волн различных типов в пластинах. Кроме того, рассмотрены вопросы управления потоками энергии как прямых, так и обратных акустических волн. Известно, что обратные волны характеризуются противоположно направленными фазовой и групповой скоростями. В докладе приводятся новые данные об особенностях распространения обратных акустических волн при изменении электрических граничных условий. Ключевые слова: акустические волны в пластинах, угол переноса энергии, фокусировка акустических волн в пластинах, обратные акустические волны

Сорокин Б.П., Яшин Д.В., Асафьев Н.О., Аксененков В.В., Батова Н.И., Кравчук К.С. «Исследование окислительных процессов в пленке молибдена с помощью СВЧ акустоэлектронного сенсора на алмазной подложке» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 43 (2025)

Целью работы является исследование возможности использования СВЧ резонатора на продольных объемных акустических волнах (ОАВ-резонатор) со структурой Al/Al_0,72Sc_0,28N/Mo/(100) алмаз/Mo как химического сенсора на примере окисления молибдена. Пленку молибдена толщиной ∼1 мкм напыляли на свободную поверхность алмаза в ОАВ-резонаторе методом магнетронного распыления. Полученная структура была подвергнута последовательным отжигам в воздушной среде с постепенным увеличением температуры от комнатной до 500°C. Длительность каждого отжига составляла 1 час. Изменения морфологии и химического состава пленок Мо изучали методом энергодисперсионной спектроскопии с помощью растрового электронного микроскопа JEOL JSM-7600F, фазового состава – методом рентгеновской дифракции с помощью дифрактометра Empyrean (Panalytic) на излучении CuK_α. Толщина пленки контролировалась методом атомно-силовой микроскопии при помощи сканирующего зондового микроскопа Ntegr Prim. Используя векторный анализатор цепей Agilent E5071C ENA, в диапазоне 3–18 ГГц были исследованы температурные зависимости сдвига частоты и добротности резонансных обертонов сенсора после каждой стадии отжига. Изменения акустических параметров, полученные СВЧ акустоэлектронным сенсором, обусловлены как ростом кристаллитов Мо, так и образованием таких фаз, как MoO₂ (моноклинная), α и β-фазы MoO₃ (орторомбическая и моноклинная соответственно), наличие которых подтверждено другими методами. Впервые показано, что изменения акустических параметров акустоэлектронного сенсора несут информацию о тонких изменениях в химическом составе пленки Мо при окислении. ОАВ-резонатор как химический сенсор допускает многократное применение благодаря стойкости алмазной подложки. Ключевые слова: образование оксидных фаз молибдена, отжиг, СВЧ акустоэлектронный химический сенсор

Даринский А.Н. «Рассеяние поверхностных акустических волн регулярными неоднородностями на поверхности пьезоэлектриков» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 43-44 (2025)

В докладе обсуждаются результаты расчетов методом конечных элементов коэффициента отражения ПАВ от препятствий (неоднородностей), созданных на поверхности подложек YZ и 128°YX LiNbO₃: одиночных ступенек, выступов, канавок и металлических полосок (электродов). Предполагалось, что препятствия имеют бесконечную протяженность перпендикулярно направлению распространения ПАВ. Коэффициент отражения находился с помощью преобразования Фурье рассеянного поля на поверхности подложки. Найдены зависимости модуля и фазы коэффициента отражения от высоты и ширины препятствий. Обнаружено, что кривые, показывающие осциллирующую зависимость модуля коэффициента от ширины канавки и выступа одинаковой формы, похожи в значительной степени, но смещены относительно друг друга, причем этот сдвиг является достаточно большим, даже если отношение толщины к длине волны невелико. Значения модуля коэффициента отражения для канавки в подложке 128°YX LiNbO₃ хорошо согласуются с известными экспериментальными результатами. Коэффициенты отражения от электрода, находящегося на поверхности подложки, и электрода, утопленного в подложку, тоже сильно отличаются. Рассчитана зависимость коэффициента отражения от ширины бесконечно тонкого электрода от YZ и 128°YX LiNbO₃. Численные данные близки к расчетам по аналитическому выражению, полученному в приближении слабого пьезоэффекта, особенно в том случае, когда ширина меньше 1/3 длины волны. Кроме того, вычисляются коэффициенты отражения от решеток, содержащих конечное число канавок или электродов. Результаты сравниваются с результатами теории связанных мод. Работа выполнена в рамках госзадания НИЦ «Курчатовский институт». Ключевые слова: поверхностные акустические волны, пьезоэлектрический эффект, рассеяние, метод конечных элементов

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Влияние свойств жидкостей на характеристики щелевой акустической моды» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 44 (2025)

Экспериментально изучены характеристики щелевой акустической моды, возбуждаемой в структуре: «линия задержки–воздушный зазор–резонирующая пьезопластина–жидкость». Линия задержки на основе пластины ниобата лития Y-X–среза толщиной 350 мкм содержала два встречно-штыревых преобразователя (ВШП) с расщепленными электродами, которые располагались на одной стороне пластины на расстоянии 40 мм друг от друга. Эти преобразователи использовались для возбуждения и приема акустической волны с поперечно-горизонтальной поляризацией нулевого порядка (SH0) в частотном диапазоне 1.5–2.2 МГц. Преобразователи подключались к анализатору цепей E5071C в режиме измерения частотной зависимости коэффициента прохождения S12. Над линией задержки между преобразователями располагалась резонирующая пластина ниобата лития с жидкостным контейнером объемом 2 мл. Воздушный зазор определялся с помощью полосок бронзовой фольги толщиной 8 мкм. В исследовании использовались резонирующие пластины ниобата лития Z-X, Y-X-140° и Y-X+155° кристаллографических срезов с толщиной порядка 500 мкм. Наличие резонирующей пьезоэлектрической пластины ниобата лития приводило к появлению последовательности резонансных пиков на частотной зависимости полных потерь. Были приготовлены образцы проводящей (раствор хлористого натрия в воде) и вязкой (смесь воды и глицерина) жидкостей. Измерены зависимости глубины и частоты каждого резонансного пика от проводимости и вязкости жидкости для всех типов резонирующих пластин. Приводится объяснение полученных результатов и обсуждается возможность их использования при создании жидкостных сенсоров. Ключевые слова: линия задержки, щелевая акустическая мода, акустическая волна с поперечно-горизонтальной поляризацией, жидкостные датчики, вязкость и проводимость жидкостей

Семёнов А.П., Зайцев Б.Д., Теплых А.А., Бородина И.А. «Особенности измерения затухания акустической волны в жидкостях акустическим интерферометром в непрерывном и импульсном режимах» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 44-45 (2025)

Созданы три макета акустического интерферометра на частоты 2.5, 5 и 10 МГц. Каждый интерферометр состоял из двух преобразователей продольной акустической волны, один закреплялся в основании жидкостного контейнера, а второй мог перемещаться с точностью 10 мкм. Контейнер заполнялся исследуемой жидкостью. В непрерывном режиме преобразователи подключались к анализатору цепей, измеряющему коэффициент прохождения S12. Измерялась зависимость S12 от расстояния между преобразователями на фиксированной частоте, которая позволяла найти скорость акустической волны. Указанные зависимости также рассчитывались в представлении жидкости стандартной Т-образной схемой, нагруженной преобразователями. Подбирались значения сопротивления в плоскости преобразователей и затухания акустической волны, при которых теоретические зависимости максимально соответствовали экспериментальным. Были определены значения затухания для глицерина и смеси 90% глицерина и воды на указанных частотах. В импульсном режиме излучающий преобразователь подключался к генератору сигналов, работающему в импульсном режиме, а выходной преобразователь соединялся с цифровым осциллографом. На экране осциллографа наблюдалась последовательность эхо-импульсов, амплитуда которых уменьшалась благодаря затуханию волны и уходу части мощности через преобразователи. Получены выражения для мощности эхо-импульсов, учитывающие коэффициент преобразования преобразователей, затухание акустической волны и коэффициент прохождения волны через преобразователи. Оказалось, что отношения мощностей первых эхо-импульсов при различных расстояниях между преобразователями однозначно определяются затуханием акустической волны. Измерено затухание волны для указанных выше жидкостей на трех частотах и проведено сравнение с данными, полученными в непрерывном режиме. Ключевые слова: акустический интерферометр, затухание акустической волны, коэффициент преобразования, коэффициент прохождения S12, эхо-импульсы

Койгеров А.С. «Разработка физико-математической модели устройств на поверхностных акустических волнах для системы автоматизированного проектирования» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 45 (2025)

Рассмотрен подход к проектированию устройств на поверхностных акустических волнах (ПАВ). Среди множества требований к частотно-селективным устройствам на ПАВ (например, полосовым фильтрам) можно выделить не только требования к качеству характеристик – уменьшение вносимого затухания и неравномерности в полосе пропускания и т.д., но и требования по сокращению времени разработки устройства. Уменьшение времени разработки с одновременным снижением затрат на нее достигается путем предварительного моделирования. Данную задачу можно решить за счет использования системы автоматизированного проектирования с возможностью решения задач оптимизации с большим числом степеней свободы. Показано, что в рамках рассматриваемого подхода необходимо рассмотреть 4 основных этапа при проектировании: аналитический этап, структурный синтез, параметрический синтез и технологический этап (или производство). На этапе параметрического синтеза определяются и оптимизируются параметры выбранной топологии, рассчитываются характеристики (АЧХ, ГВЗ и т. д.). В работе параметрический синтез основан на работе расчетного модуля и модуля оптимизации. В качестве физико-математической модели, описывающей работу устройств на ПАВ, рассмотрена модифицированная модель связанных мод. Апробация работы по созданию реальных полосовых фильтров продемонстрирована на примере проектирования и изготовлении резонаторного фильтра с малым уровнем вносимого затухания. Ключевые слова: модель связанных мод, МКЭ, фильтр на ПАВ, оптимизация

Агейкин Н.А., Анисимкин В.И., Смирнов А.В. «Радиационные потери акустических волн Лэмба в пластинах, нагруженных невязкой непроводящей жидкостью» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 45-46 (2025)

Исследована зависимость интенсивности излучения волн Лэмба разных порядков n в жидкость в зависимости от соотношения скоростей в пластине V_n и жидкости V_ж и от величины нормальной компоненты смещения U₃ на поверхности пластины. Показано, что радиационные потери в основном зависят от U₃: эта зависимость прослеживается как для мод нулевого и высших порядков в одной пластине по разным направлениям, так и для мод в пластинах разных материалов и толщин. При малых U₃ излучение в жидкость практически отсутствует, и радиационные потери близки к нулю даже для V_n>V_ж. При больших U₃ величина радиационных потерь велика и, например, у волны Лэмба частотой 16.97 МГц в пластине YZ-LiNbO₃ с нормированной на длину волны толщиной 1.75 составляет 4 дБ/мм, что сравнимо с радиационными потерями поверхностных акустических волн в том же материале. Поляризации сильно излучающих в жидкость мод представляют собой эллипсы, вытянутые вдоль U₃. При этом у большинства мод плоскость эллипса близка сагиттальной плоскости, а у части из них – почти перпендикулярна как сагиттальной плоскости, так и поверхностям пластины. Это – новая модификация волн Лэмба. Ключевые слова: волны Лэмба, радиационные потери

Горбачев И.А., Смирнов А.В., Кузнецова И.Е., Колесов В.В., Ягодин А.В., Мартынов А.Г., Горбунова Ю.Г. «Акустоэлектронные химические датчики на основе мультислойных пленок Ленгмюра–Блоджетт тетра-трет-бутилфталоцианината цинка» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 46 (2025)

Изучены сенсорные свойства мультислойных пленок Ленгмюра–Блоджетт на основе тетра-трет-бутилфталоцианината цинка (tBu₄PcZn). Для этого на поверхности воды были сформированы ленгмюровские монослои ZnPc и изучены их физико-химические свойства. Методом Ленгмюра–Блоджетт (ЛБ) на поверхности кристалла ниобата лития были сформированы пленки, содержащие 5, 10, 20 и 40 монослоев фталоцианината цинка. Их морфология была изучена методом атомно-силовой микроскопии. Такие же пленки были сформированы на поверхности акустической линии задержки между встречно-штыревыми преобразователями. Линия задержки была создана на основе поверхностной акустической волны с частотой 116 МГц в 128YX LiNbO₃. Были получены зависимости изменения фазы и амплитуды акустического сигнала такого датчика от концентрации насыщенных паров (0–100%) ацетона, хлороформа, этилового спирта, метилового спирта и изопропилового спирта при комнатной температуре. Показано, что созданные ЛБ пленки на основе фталоцианината цинка обладают чувствительностью к парам хлороформа и ацетона во всем диапазоне исследуемых концентраций. Увеличение толщины пленки приводило к росту величины сенсорного отклика датчика. Таким образом, был разработан акустоэлектронный сенсор паров хлороформа и ацетона на поверхностных акустических волнах. Работа поддержана Министерством науки и высшего образования РФ (госзадание FFWZ-2025-0001). Ключевые слова: акустоэлектронный сенсор, сенсор паров химических соединений, пленки Ленгмюра-Блоджетт, монослои фталоцианинов

Алексеев С.Г., Ползикова Н.И., Лузанов В.А., Раевский А.О., Никитов С.А. «Взаимное преобразование акустических и спиновых колебаний в гибридных магнон-фононных резонаторных структурах» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 46-47 (2025)

Исследованию особенностей возбуждения линейных и параметрических спиновых волн (СВ) за счет объемных акустических волн (АВ) в композитном многочастотном резонаторе (HBAR) был посвящен ряд наших экспериментальных и теоретических работ последних лет. Резонатор содержит тонкопленочный пьезоэлектрический преобразователь объемных АВ и слои ферромагнетика (ЖИГ) на монокристаллической высокодобротной подложке (ГГГ), представляя собой магнон-фононную гибридную структуру для эффективного акустического возбуждения СВ. В работе проведено экспериментальное исследование особенностей акустического возбуждения СВ, описанного выше, и обратного явления: магнитного возбуждения АВ-мод без применения пьезопреобразователя. В последнем случае АВ сопровождают колебания намагниченности, которые возбуждаются на частоте ферромагнитного резонанса (ФМР) с помощью индукционного переменного магнитного поля, создаваемого СВЧ-антенной. Антенна располагалась непосредственно на пленке ЖИГ, с обратной стороны от пьезопреобразователя. В отличие от предыдущих работ, исследования проводились при разных направлениях постоянного магнитного поля, в том числе наклонного к плоскости структуры. И пьезоэлектрическое, и магнитное возбуждение HBAR демонстрируют перестройку резонансных частот АВ-мод в магнитных полях, соответствующих полям ФМР данного частотного диапазона. Полученные частотно-полевые зависимости коэффициентов отражения электромагнитной волны от структуры для обоих способов возбуждения магнитоупругой динамики соответствуют развитым теоретическим моделям. Работа выполнена в рамках государственного задания «Спинтроника-3». Ключевые слова: акустические волны, спиновые волны, магнитоупругость, HBAR, ЖИГ

Теплых А.А., Зайцев Б.Д., Семёнов А.П., Бородина И.А. «Теоретическое исследование щелевых акустических мод в различных структурах на основе линии задержки Y-X ниобата лития» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 47 (2025)

Рассматриваются щелевые акустические моды, которые распространяются в структуре из двух пьезопластин, разделенных узким вакуумным зазором. Если верхняя пьезопластина ограничена в продольном направлении, то при измерении частотных зависимостей полных потерь в этой системе могут возникать хорошо выраженные резонансные пики затухания. Форма, глубина и расстояние между пиками зависят от взаимной ориентации пьезопластин и расстояния между ними. В статье детально теоретически рассмотрены несколько ситуаций, когда обе пьезопластины изготовлены из ниобата лития, нижняя пьезопластина (линия задержки) имеет ориентацию Y-X и толщину 350 мкм, а верхняя (резонирующая) пластина может иметь различную ориентацию. Акустическая волна возбуждается и принимается при помощи двух одинаковых встречно-штыревых преобразователей, расположенных на верхней стороне линии задержки. Моделирование производилось в диапазоне частот 1.4–2.3 МГц при помощи метода конечных элементов. В результате были рассчитаны частотные зависимости абсолютного значения и фазы полных потерь (параметр S21) и показано, что в такой структуре на данных частотах возникают волны с преимущественно поперечно-горизонтальной поляризацией нулевого порядка. Впервые рассчитаны распределения акустических и электрических полей в такой структуре и продемонстрирован эффект перекачки энергии между пластинами. Ключевые слова: акустическая линия задержки, щелевая мода, пики резонансного поглощения, метод конечных элементов, S-параметры

Можаев В.Г., Недоспасов И.А. «О возможности превышения коэффициентом электромеханической связи объемных акустических волн в пьезоэлектриках единицы» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 47 (2025)

Существует множество альтернативных определений коэффициента электромеханической связи K для акустических волн в пьезоэлектриках. Некоторые из них в простых случаях и в пределе слабого пьезоэффекта дают совпадающие между собой аналитические выражения с вполне ожидаемым значением << 1. При расчете K через отношения энергий в задачах возбуждения либо приема акустических волн его максимальное значение очевидно меньше единицы. Но в отношении максимума K, определенного через относительное изменение скорости объемных акустических волн из-за влияния пьезоэффекта, в литературе нет однозначного мнения. Имеются утверждения как о возможности (Every, 1987), так и о недопустимости (Сиротин, Шаскольская, 1979) значений K>1 при таком определении. В докладе обсуждаются вопросы о том, 1) какая из противоположных точек зрения является правильной и 2) какие из имеющихся в литературе наборов значений материальных констант сверхсильного пьезоэлектрика ниобата калия не нарушают фундаментальных ограничений и описывают появление (из-за пьезоэффекта) вогнутости на сечении поверхности медленности для чисто сдвиговых волн. Ключевые слова: коэффициент электромеханической связи, объемные акустические волны, пьезоэлектрические кристаллы, ниобат калия, поверхность медленности

Шамсутдинова Е.С., Смирнов А.В., Анисимкин В.И., Колесов В.В. «Исследование фазовых переходов водных растворов электролитов с помощью акустических волн в пьезоэлектрических пластинах» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 48 (2025)

Представлены результаты исследования фазового перехода первого рода водных растворов электролитов с использованием акустоэлектронной линии задержки на волнах в пластинах. Для исследования фазового перехода использовалась только температурная зависимость вносимых потерь в диапазоне температур от –30 до +5°, поскольку данный параметр акустической волны слабо зависит от температуры. Представлены зависимости изменения вносимых потерь акустической волны от температуры при ее плавном изменении для водных растворов хлоридов натрия, калия, аммония, кальция, железа (III), никеля (II). Для всех исследованных солей обнаружено, что процесс замерзания начинается при более низкой температуре, чем процесс плавления (гистерезис). Это связано со специфическим взаимодействием акустических волн с исследуемыми объектами. Также представлены зависимости вносимых потерь от времени при быстром изменении температуры. Показано, что величина вносимых потерь акустической волны зависит от состава электролита. Ключевые слова: акустические волны в пластинах, водные растворы электролитов, кристаллизация растворов, фазовые переходы растворов, датчик фазового перехода

Смирнов А.В., Дацук Е.Р., Недоспасов И.А., Кузнецова И.Е. «Влияние проводимости жидкости на свойства обратных акустических волн в пластине ниобата лития» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 48 (2025)

В последние годы активно ведется поиск подходов в создании новых типов сенсорных устройств, основанных на различных физических принципах. Одно из направлений исследований – это использование акустоэлектронных устройств в качестве основы сенсорных элементов. Как правило, используются акустические линии задержки на поверхностных акустических волнах или резонаторы на объемных акустических волнах. Кроме того, перспективными является акустоэлектронные устройства на волнах в пластинах. Для регистрации акустических волн в пластине можно использовать как стандартные электродные структуры с излучающим и приемными встречно-штыревыми преобразователями (ВШП), так и единичный преобразователь. С помощью единичного ВШП можно возбудить в пьезоэлектрической пластине набор акустических волн с различной симметрией и поляризацией, в спектре которых существуют волны, обладающие ветвями с аномальной дисперсией, так называемые обратные волны. Обратные волны – это волны с противоположно направленной фазовой и групповой скоростями. Свойства обратных волн в пьезоэлектрических пластинах исследованы относительно неполно, поэтому их изучение актуальная проблема как с практической, так и с фундаментальной точки зрения. Одной из задач является исследование влияния жидкости с различными электрофизическими свойствами на свойства обратных волн. Поэтому целью работы было изучение влияния жидкости с различной проводимостью на характеристики обратной ветви волны А1. Для исследования был создан экспериментальный стенд, состоящий из пластины ниобата лития, содержащей ВШП с длиной волны 1.7, 1.8, 1.9 и 2.0 мм с одной стороны пластины и измерительной ячейки для жидкости с другой стороны. Проводимость жидкости варьировалась в диапазоне 0.0016–9 См/м, с переменным шагом. Данные приводятся в сравнении с прямой волной SH1, распространяющейся в той же пластине. Параметр S₁₁ в случае обратной волны изменяется с –0.8 дБ до –3.07 в диапазоне проводимости 0.0034–1.6 См/м, затем увеличивается до –2.19 дБ при дальнейшем увеличении проводимости электролита до 9 См/м. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект № 23-79-10079. Ключевые слова: обратные акустические волны, волны в пластинах, ниобат лития, аномальная дисперсия, проводимость

Дацук Е.Р., Смирнов А.В., Кузнецова И.Е. «Влияние температуры на свойства прямой и обратной акустических волн в пластине ниобата лития» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 49 (2025)

В недавних научных исследованиях была предложена идея создания акустоэлектронных датчиков на обратных акустических волнах в пластинах. Высокое значение производной фазовой скорости обратной волны по частоте способствует увеличению чувствительности датчика. Однако в настоящее время сенсорные свойства обратных акустических волн являются малоизученными. В работе было исследовано влияние температуры окружающей среды на свойства прямой и обратной акустических волн в пластине Y-X ниобата лития. В теоретической части работы был произведен расчет дисперсионных зависимостей акустических волн в пластине Y-X ниобата лития при различных температурах, найдены температурные коэффициенты скорости и температурные коэффициенты задержки волн. В экспериментальной части работы выбранные прямая и обратная акустические волны были возбуждены в пластине Y-X ниобата лития толщиной 350 мкм при помощи подключенных к векторному анализатору цепей встречно-штыревого преобразователя с длиной волны 1,8 мм. В климатической камере были выполнены измерения аплитудно-частотной характеристики параметра S₁₁ ВШП при температуре от –60 до 100°C. Произведено сопоставление теоретических и экспериментальных результатов. Показано, что обратная волна в пластине Y-X ниобата лития более чувствительна к изменению температуры, чем прямая. Ключевые слова: обратные акустические волны, волны в пластинах, влияние температуры, ниобат лития

Бахтин В.К., Зимина К.Д., Дерябин М.С., Касьянов Д.А., Балыкин Д.Е. «Разработка широкополосного электроакустического преобразователя на основе перспективных материалов» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 50 (2025)

Пьезополимеры и микроэлектромеханические системы (МЭМС) обладают значительными преимуществами при создании приемных акустических элементов. Пьезополимеры выделяются высокой чувствительностью по напряжению, обусловленной малой емкостью, и относительной простотой изготовления и обработки. Основным достоинством МЭМС является возможность миниатюризации конструкции. Компактные размеры этих преобразователей позволяют разрабатывать антенные решетки различных конфигураций для решения широкого спектра задач. В работе представлены результаты математического моделирования методом конечных элементов для ряда электроакустических преобразователей. Исследованы различные конструкции пьезополимерных преобразователей: круглые и эллиптические однослойные и многослойные элементы, преобразователи с переменной толщиной, а также более сложные мембранные и биморфные структуры. Рассмотрены нерезонансные преобразователи, характеризующиеся относительной простотой конструкции и равномерной амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ). Однако их чувствительность и отношение сигнал/шум могут быть недостаточными для некоторых применений. Также исследованы резонансные преобразователи, где выравнивание АЧХ достигается за счет оптимального расположения низкодобротных резонансов. Для МЭМС-преобразователя проанализирована модель из четырех тензобалок с двумя мостовыми схемами. По результатам моделирования изготовлены прототипы пленочного и МЭМС-преобразователей. Ключевые слова: пьезополимеры, микроэлектромеханические системы (MEMS), электроакустический преобразователь, конечно-элементное моделирование, антенные решетки

Купрейчик М.И., Манцевич С.Н., Балакший В.И. «Применение акустооптических ячеек с фазированным пьезопреобразователем в системах генерации оптических частотных гребенок» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 58 (2025)

Изучена возможность применения ахроматических вариантов широкоапертурной акустооптической дифракции в ромбическом кристалле LiNa₅Mo₉O₃₀ в акустическом поле, создаваемом планарной электронно-управляемой решеткой преобразователей, для генерации оптических частотных гребенок в петле сдвига частоты. Основное внимание уделено режиму низкоселективного взаимодействия света и ультразвука в плоскости оптических осей. Для длин волн лазера накачки, лежащих в S-, Cи L-диапазоне, определены срезы кристалла и параметры структуры решетки, оптимальные для реализации такого режима дифракции, а также сформулированы требования к точности выведения звуковой грани акустооптической ячейки. Проведены оценки ширины генерируемой в таких ячейках оптической гребенки и диапазона перестройки ее межмодового интервала. Доказана перспективность применения исследуемого режима акустооптической дифракции в кристалле LiNa₅Mo₉O₃₀ для получения перестраиваемых частотных гребенок в расширенном C+L оптическом диапазоне. Ключевые слова: оптические частотные гребенки, акустооптическая дифракция, двуосные кристаллы, электронноуправляемые решетки пьезопреобразователей

Мильков М.Г., Купрейчик М.И., Хоркин В.С., Хохлов Н.А., Ежикова Е.В. «Акустооптические устройства на оптически двуосном кристалле литий натрий молибдена» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 58 (2025)

Измерены скорости продольных и сдвиговых упругих волн при их распространении как вдоль главных осей кристалла LiNa₅Mo₉O₃₀, так и вне этих направлений.

Балакший В.И., Манцевич С.Н., Купрейчик М.И. «Колебательные процессы в акустооптической системе с гибридной обратной связью» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 59 (2025)

Представлены результаты теоретического исследования колебаний в акустооптической системе на основе акустооптической ячейки, работающей в режиме коллинеарного акустооптического взаимодействия с оптоэлектронной обратной связью. Показано, что при достаточной глубине обратной связи в системе может возникнуть импульсный режим работы, при котором в ячейке формируются одиночные акустический и оптический импульсы, неразрывно связанные между собой через взаимную перекачку оптической и акустической энергии. Временной интервал между импульсами равен времени распространения ультразвука по длине акустооптической ячейки, а их длительность определяется коэффициентом обратной связи. По своим характеристикам система похожа на лазер с пассивной синхронизацией мод, но ее поведение определяется нелинейной зависимостью эффективности акустооптической дифракции света от акустической мощности. Численный расчет выполнен для варианта системы с акустооптической ячейкой, выполненной из кристалла молибдата кальция (CMoO₄) с параметрами: длина ячейки в направлении распространения света и ультразвука – 4 см, частота ультразвука – 46 МГц, длина волны оптического излучения – 633 нм, постоянная времени ячейки – 13,7 мкс. Рассмотрены возможности применения исследованной системы в задачах оптической обработки информации. Ключевые слова: акустооптическое взаимодействие, коллинеарная дифракция света, оптоэлектронный генератор, гибридная обратная связь, фазовый синхронизм

Котов В.М. «Управляемый поворот плоскости поляризации оптического излучения посредством дифракции в гиротропном кристалле» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 59 (2025)

Предложен метод управляемого поворота плоскости поляризации линейно-поляризованного излучения, распространяющегося в гиротропном кристалле, примером которого может служить кристалл парателлурита (ТеО₂). Метод основан на сложении двух эллиптически поляризованных взаимоортогональных волн, поляризации которых близки к круговым, и на изменении фазы между складываемыми волнами, причем фаза управляется частотой акустической волны в процессе акустооптического (АО) взаимодействия. Выбор кристалла ТеО₂ обусловлен его уникальными свойствами, в частности аномально низкой скоростью распространения звуковой волны. Это позволяет существенно (до 1000 раз!) понизить порог управляющих мощностей. Эффект сложения двух волн с циркулярными поляризациями приводит к формированию линейно-поляризованной волны, при этом изменение фазы между складываемыми волнами приводит к повороту плоскости поляризации суммарной волны. Анализ показывает, что угол поворота в два раза меньше углового набега фазы между складываемыми волнами. Будут представлены результаты использования режимов двухфононной и трехфононной брэгговских дифракций, в которых изменение фазы нулевого порядка происходит в существенно большей полосе акустических частот. Это позволяет увеличить более чем в 2 раза диапазон угла поворота в сравнении с однофононным режимом дифракции. Интенсивность суммарного излучения, формируемого в нулевом брэгговском порядке, не опускается ниже 70% от интенсивности исходного оптического излучения во всем диапазоне изменения частоты звуковой волны. Ключевые слова: акустооптическое взаимодействие, брэгговский режим, эллиптичность собственных волн, поворот плоскости поляризации

Давыдова Е.А., Титов С.А. «Обнаружение дефектов в ультразвуковых излучателях сдвиговых волн» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 60 (2025)

Предложен метод выявления дефектов в виде структурных неоднородностей в ультразвуковых излучателях сдвиговых волн акустооптических устройств. Метод основан на трансформации колебаний SH-поляризации в продольные волны на неоднородностях излучателя и их приеме через иммерсионную жидкость сканирующим ультразвуковым датчиком. С помощью акустического микроскопа в режиме приема экспериментально показано, что метод позволяет обнаруживать дефекты в виде расслоений на границе излучателя из ниобата лития и звукопровода из парателлурита, а также трещины в пьезоматериале. Наличие дефектов подтверждено ультразвуковыми изображениями, полученными в штатном режиме работы акустического микроскопа. Предполагается, что разработанный метод может быть использован для дефектоскопии излучателей сдвиговых волн и исследования их излучательной способности. Ключевые слова: сдвиговая волна, ультразвуковой излучатель, дефект, ультразвуковая визуализация

Карабутов А.А., Саватеева Е.В., Екимов Е.А., Дроздова Е.И. «Лазерно-ультразвуковое измерение упругих модулей композитов с наноалмазами» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 60 (2025)

Исследуются механические свойства (модули упругости) малых образцов композитов на основе наноалмазов с включениями различных металлов. Измерение производились с использованием лазерного возбуждения наносекундных импульсных пучков, что позволило измерять скорости как продольных, так и поперечных волн. Скорости продольных акустических волн изменялись в диапазоне 9–16 км/с. Ключевые слова: термооптическое возбуждение импульсных ультразвуковых пучков, времяпролетный метод измерения скорости ультразвука, модули упругости

Поликарпова Н.В. «Распространение акустических волн в ориентированных акустооптических кристаллах и новые применения устройств» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 60-61 (2025)

Исследование посвящено изучению особенностей отражения объемных акустических волн в акустооптическом кристалле при произвольной ориентации падения упругих волн на границу раздела с вакуумом. Анализируются различные типы волн и условия их взаимодействия с материалом. Особое внимание уделено уникальным сценариям отражения, существенно отклоняющимся от общепринятых моделей. Данная работа представляет собой углубленное исследование особенностей распространения и преобразования упругих колебаний в кристаллических структурах с выраженными акустооптическими свойствами. Основное внимание уделено изучению поведения объемных акустических волн при их взаимодействии с границей раздела кристаллическая среда–вакуум в условиях произвольной пространственной ориентации волнового фронта. В рамках исследования проведен комплексный анализ физических процессов, сопровождающих распространение различных типов упругих волн в монокристалле парателлурита, включая продольные и сдвиговые волны. Особый акцент сделан на изучении трансформаций, происходящих при отражении волн от границы раздела. Экспериментальные данные свидетельствуют о наличии нетривиальных эффектов, существенно отличающихся от предсказаний классической теории упругих волн: аномальных изменений фазовых характеристик отраженных волн, нелинейной зависимости коэффициентов отражения от угла падения, возникновении дополнительных волновых мод при определенных ориентациях. Выявленные особенности волновых процессов открывают новые перспективы для разработки современных акустооптических приборов. Полученные результаты имеют большое значение для разработки фундаментальных представлений о взаимодействии акустических и оптических волн в анизотропных средах, а также для решения прикладных задач в области оптической обработки информации и лазерной техники. Ключевые слова: взаимодействие звуковых и световых волн, механические свойства, зависящие от ориентации, отражение, монокристаллический диоксид теллура

Никитин П.А. «Модель брэгговской акустооптической дифракции поверхностных плазмон-поляритонов, распространяющихся вдоль границы металл–диэлектрик» Акустический журнал, 71, № 5S, с. 61 (2025)

Предложена модель акустооптической дифракции поверхностных плазмон-поляритонов (ППП), распространяющихся вдоль границы металл–диэлектрик. Для упрощения был использован ряд гипотез: 1) существует только нулевой и первый дифракционные порядки; 2) неоднородность акустического поля приводит к частичному рассеянию ППП в объемное излучение; 3) доля энергия ППП в диэлектрике много больше доли энергии ППП в металле. В рамках указанных ограничений получены выражения для интенсивностей ППП в нулевом и первом дифракционных порядках, а также сделана оценка для доли энергии рассеянного объемного излучения. Показано, что если в пределах глубины проникновения поля ППП в диэлектрик амплитуда звуковой волны постоянна, то рассеяние ППП в объемное излучение не происходит. Ключевые слова: поверхностный плазмон-поляритон, акустооптика, дифракция

Данилов В.Н. «Об изменении амплитуды донного сигнала с расстоянием для стандартных прямых преобразователей» Контроль. Диагностика, 28, № 7, с. 15-22 (2025)

На основе компьютерного моделирования электроакустического тракта дефектоскопа для стандартных прямых преобразователей с учетом наличия слоя контактной жидкости определены зависимости изменения от расстояния амплитуды донного сигнала, отраженного от плоской поверхности стального образца. Показано, что зависимости донного сигнала стандартных прямых преобразователей лежат выше зависимости, рассчитанной по скалярной (упрощенной) модели на величины, согласующиеся с полученными ранее результатами. Установлено, что учет наличия слоя контактной жидкости, понижающего рабочую частоту преобразователя, приводит к небольшому изменению значения донного сигнала, качественно не влияющему на ранее сделанные выводы по исследованию зависимости амплитуды донного сигнала от расстояния. Определение дифракционного ослабления донного сигнала в стали для стандартных прямых преобразователей с учетом наличия слоя контактной жидкости может проводиться по ранее рекомендованной к практическому использованию зависимости донного сигнала с допускаемыми вариациями волнового параметра пьезопластины. Ключевые слова: донный сигнал, прямой преобразователь, ближняя зона, дальняя зона, слой контактной жидкости, электроакустический тракт, рабочая частота, волновой параметр пьезопластины.

Барсук В.Е., Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанова С.И., Рамазанов И.С., Чернова В.В. «Локация сигналов акустической эмиссии, выполненная на борту самолетов в наземных условиях и в полете» Контроль. Диагностика, 29, № 1, с. 4-15 (2026)

Приведены результаты локации сигналов акустической эмиссии (АЭ) в области установки пьезоантенн на борту одного самолета, расположенного на земле, и на борту другого самолета, осуществляющего летные испытания. В первом самолете отрабатывалась методика локации сигналов АЭ. Для этого в его композитной зоне располагались две пьезоантенны, каждая из которых состояла из четырех пьезоэлектрических преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ). На конструкцию в области установки каждого датчика пьезоантенны наносилось по пять ударов скрученным проводом. Датчики пьезоантенны последовательно переводились в режим излучения, определялось время прохождения сигнала и средняя скорость звука, распространяющегося между ними. После этого проводилась локация сигналов АЭ. Экспериментальные результаты локации сравнивались с реальными координатами датчиков, работающих в режиме излучения. Погрешности локации рассчитывались за счет перебора значений скоростей звука Сx, Сy. При достижении минимальной величины погрешности результаты расчета скоростей распространения акустических сигналов Сx, Сy использовались для практических испытаний при определении дефектов внутри зон, ограниченных пьезоантеннами, расположенными на первом самолете. Во втором самолете устанавливалась пьезоантенна, состоящая из четырех ПАЭ, и четырехканальный блок АЭ-системы. В режиме полета самолета записывались сигналы АЭ от двигателей, при рулении к взлетно-посадочной поло-се, взлете, полете, снижении, посадке и рулении к стоянке. Максимальная активность сигналов АЭ зарегистрирована при взлете и посадке самолета. В процессе полета из зоны контроля было зарегистрировано 46 сигналов АЭ, из них амплитуды шести сигналов превышали порог селекции. Ключевые слова: акустическая эмиссия, сигнал, калибровка, компози-ционный материал, погрешность, самолет, полет.

Сазонов С.В. «Ярко-темные акустические пули терагерцового диапазона» Письма в ЖЭТФ, 122, № 11, с. 724-731 (2025)

Исследована возможность формирования ярко-темной акустической пули терагерцового диапазона при генерации второй гармоники в парамагнитном кристалле, помещенном во внешнее магнитное поле. Такая пуля представляет собой узкий пучок двухчастотного поля упругой деформации, вдоль которого со скоростью звука распространяется темное пятно наносекундной длительности, где поле деформации отсутствует. Подчеркнута важная роль в формировании пули временной дисперсии, вызванной спин-фононным взаимодействием, и пространственной дисперсии, обусловленной дискретностью кристаллической решетки. Показано, что в условиях отсутствия фазового и группового синхронизмов формирование пули возможно при ограничениях сверху на временную длительность темного пятна и на поперечный размер акустического пучка.