Brevet FR2092638A1 — publié le 19720128

La présente invention se rapporte à un dispositif utilisant la diffraction par réseau pour dévier des ondes magnétiques à l1intérieur d'un matériau ferrimagnétique. Un tel dispositif peut être utilisé par exemple comme ai-5 guillage hyperfréquence mais aussi pour obtenir des ondes élastiques déviées. Cette déviation d'ondes élastiques, qui permet en particulier la réalisation commode d'appareils où une zone à étudier doit être balayée par un faisceau ultrasonore hyper-fréquence, n'était réalisée jusqu'à maintenant qu'avec difficul-10 tés. Une solution proposée dans le brevet français n° 1 449 233 consiste à faire propager une onde élastique dans un matériau gyromagnétique polarisé magnétiquement suivant un axe donné. Lorsqu'on modifie la direction de cet axe de polarisation par 15 rapport à la direction de l'onde élastique incidente^ celle-ci est déviée et s'écarte de l'axe magnétique d'un angle fonction de l'angle entre la direction de l'onde incidente et la direction du champ magnétique. Mais cette solution a l'inconvénient qu'il en résulte une grande divergence du faisceau d'ondes élas-20 tiques déviées. La présente invention a pour but, en particulier, de remédier à cet inconvénient. Elle a pour objet un dispositif de déviation d'ondes magnétiques comprenant une plaquette de matériau, ferrimagnétique, 25 des moyens d'excitation, à partir d'une onde électromagnétique hyperfréquence, d'ondes magnétiques dans ce matériau, lesdites ondes se propageant suivant une direction prédéterminée et des moyens magnétiques pour appliquer audit matériau un champ magnétique normal à ladite direction, caractérisé en ce que, sur la 30 surface du matériau ferrimagnétique, est disposé, sur ladite direction prédéterminée de propagation, ion arrangement pouvant moduler ledit champ magnétique à l'intérieur dudit matériau dans une zone donnée, où lesdites ondes magnétiques existent,, ladite zone constituant alors un réseau diffractant lesdites ondes ma- m 2Û371 2092638 2 gnétiques, en ce que ledit arrangement est orienté pour que les ondes magnétiques se propageant suivant ladite direction arrivent sensiblement à 1*incidence de Bragg sur ledit réseau, et en ce que ledit dispositif comprend en outre deux sorties com-5 portant respectivement des moyens de couplage aux ondes non déviées en l'absence d'action dudit arrangement et aux ondes déviées par action dudit arrangement. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques apparaîtront à l'aide de la description ci-après et des 10 dessins joints où. : - la figure 1 représente un schéma d'un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, - la figure 2 est un schéma, partiellement coupé, d'une variante du dispositif selon l'invention, 15 - et la figure 3 représente une courbe explicative. Sur la figure 1 est représenté un dispositif selon l'invention servant d'aiguillage hyperfréquence et comprenant un matériau de transmission d'ondes magnétiques composé d'un substrat 1, par exemple en grenat d'yttrium et d'aluminium sur lequel est 20 déposée une plaquette 2 en grenat d'yttrium et de fer. Le dispositif selon l'invention comprend en outre une entrée hyperfréquence .3 associée à une ligne en peigne 4 pour coupler l'énergie électromagnétique hyperfréquence d'entrée avec des ondes magnétiques qui prennent naissance dans la plaquette 2 polari-25 sée magnétiquement par un champ magnétique extérieur uniforme H et qui se propagent suivant la direction 40 perpendiculaire au champ H. L'arrangement pour la déviation des ondes magnétiques comprend un réseau 50 constitué par une métallisation conductrice 30 déposée sur une plaquette isolante 5 de très faible épaisseur. Cette plaquette est placée sur la surface de la plaquette 2, est déplaçable et orientable sur cette surface. Une source de courant 6 ayant une entrée de commande 60 est reliée aux extrémités de la métallisation 50. 70 20371 : • 2092658 Une première sortie hyperfréquence 7 à une ligne en peigne 70, identique à l'entrée hyperfréquence 3-4 , est disposée pour permettre le couplage avec les ondes magnétiques transmises sans déviation le long de la direction 40• 5 . Une deuxième sortie 8 avec une ligne en peigne 80 est disposée pour permettre le couplage avec les ondes magnétiques déviées. Le fonctionnement est le suivant ; La ligne en peigne 4 est disposée, comme il est connu, pour 10 qu'il puisse y avoir couplage entre l'énergie hyperfréquence appliquée et le système de spins dans la. plaquette 2. Les ondes de spin excitées dans la zone où se trouve la ligne,4 se propagent dans la direction 40 perpendiculaire au champ magnétique H. Pour les ondes magnétiques ., la vitesse de phase, et donc 15 l'indice de réfraction du grenat d'yttrium et de fer de la plaquette 2,dépend par définition du vecteur d'onde k, de façon identique à ce qui se passe pour une onde électromagnétique dans un milieu propagateur. Or, il est connu que, dans un matériau ferrimagnétique tel 20 que le grenat de la plaquette 2, le vecteur d.'onde des ondes magnétiques qui se propagent dépend de la valeur du champ magnétique interne, donc du champ externe appliqué. Selon l'invention, on module de façon périodique la valeur de ce champ de manière à créer l'équivalent d'un réseau par mo-25 dulation spatiale de l'indice de réfraction du matériau. Ooci est obtenu ici à l'aide du réseau conducteur 50 de pas constant d dans lequel on fait passer un courant constant I. Les couches 5 et 2. étant, de faible épaisseur, on, peut considérer que le champ magnétique créé par le réseau 50 module de façon •30 périodique, et sensiblement ,-uniforme le champ, magnétique existant à l'intérieur de la plaquette 2. Les ondes magnétiques sont alors diffractées par ce réseau-de la-même manière qu'un faisceau de lu— - mière est -diffractétpaii un réseau-constitué à, l'intérieur d'un milieu élastique où existent des ondes ultrasonores., . 70 20371 20S2633 4 Pour obtenir une diffraction correcte et une énergie diffrac-tée maximum il faut que les ondes magnétiques arrivent "sur le réseau sous l'incidence de Bragg.;La plaquette 5 est donc orientée de façon que le réseau 50 fasse un angle 0 avec la direction 5 40 tel que j % s m 0 - ^ ^ /\ étant la longueur d'onde des ondes magnétiques dans la zone considérée. Par exemple si les longueurs d*onde considérées sont compri-10 ses entre 1 mm et 1^u , on obtiendra une déviation 2 0 des ondes magnétiques d'environ 6° pour un pas variant entre 10 mm et 10 yum . Ainsi grâce à l'entrée de commande 60 de la source 6, on peut commander le passage du courant I et la déviation de 1'é-15 rxergie hyperfréquence vers la sortie 8 ou bien la suppression du courant I et la transmission sans déviation de l'énergie vers la sortie J, les lignes en peigne 70 et 80 étant disposées comme la ligne 4. Si le champ magnétique de polarisation varie à l'intérieur 20 de la plaquette 2, il en résulte une variation spatiale de la longueur d'onde dont on peut tenir compte en réalisant un réseau 50 à pas variable, La figure 2 représente une variante possible du dispositif suivant l'invention permettant la déviation d'ondes élastiques. 25 Les mêmes numéros de référence renvoient aux mêmes éléments que sur la figure 1. La plaquette 2 de grenat d'yttrium et de'fer est arrêtée dans la zone où les ondes magnétiques se sont transformées en ondes élastiques sensiblement pures. A la suite de cette couche sont formée avec le substrat élastique 1, deux guides 30 acoustiques 9 et 10 qui recueillent et transmettent respectivement les ondes élastiques déviées et non déviées. 1(6 fonctionnement est le suivant en se reportant également à la figure 3» Le champ magnétique extérieur appliqué à la plaquette 2 n'est pas constant dans la direction de propagation 40 per- 70 20371 2092638 5 pendiculaire à H mais comme cela est indiqué sur la figure 3, il décroît à partir d'une section transversale B de la plaquette 2„• Cela étant, dans la région entre les sections A et B où le champ magnétique est sensiblement constant et égal à il y a propa-5 gation d'ondes magnétiques et c'est dans cette région qu'est placée la plaquette 5. Entre les sections B et C, les ondes magnétiques se transforment progressivement en ondes magnétoélastiques puis élastiques sensiblement pures. Ces ondes élastiques résultant des ondes ma-10 gnétiques déviées ou non déviées sont recueillies respectivement par les guides d'ondes ultrasoniques 9 et 10 qui sont constitués,, par exemple, par une couche de matériau de rigidité élastique plus faible que celle du substrat 1. De tels guides sont décrits, par exemple, dans le rapport "Microsound components, circuits and 15 applications" par E. Stern (30.10.1968) M.I.T. Lexington (Massachusetts). En utilisant n dispositifs semblables en série on peut obtenir un balayage ultrasonore d'une zone à explorer par ultrasons . 20 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits. 70 20371 2092638 6 REVENDICATIONS 1. Dispositif de déviation d'ondes magnétiques comprenant une plaquette de matériau ferrimagnétique, des moyens d'excitation, à partir d'une onde électromagnétique hyperfréquence, d'ondes magnétiques se propageant dans ce matériau suivant une direc- ' 5 tion prédéterminée et des moyens magnétiques pour appliquer audit /direction. , matériau un champ magnetique normal a cette' caractérisé en ce que, sur la surface du matériau ferrimagnétique, est disposé, sur ladite direction prédéterminée de propagation, un arrangement de modulation périodique dudit champ magnétique à l'intérieur du 10 matériau dans une zone donnée où lesdites ondes magnétiques existent, ladite zone constituant alors un réseau diffractant lesdites ondes magnétiques, en ce que ledit arrangement est orienté pour que les ondes magnétiques se propageant suivant ladite direction arrivent sensiblement à l'incidence de Bragg sur ledit 15 réseau et en ce que ledit dispositif comprend en outre deux sorties correspondant respectivement aux ondes non déviées se propageant dans ledit matériau , en l'absence d'action dudit arrangement, et aux ondes déviées par action dudit arrangement. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce 20 que ledit arrangement comprend un réseau constitué par un fil conducteur en méandre disposé dans un plan parallèle à ladite surface du matériau ferrimagnétique et une source de courant connectée aux bornes du fil conducteur. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce 25 que ledit fil conducteur est constitué par une métallisation sur une plaque isolante de faible épaisseur. 4. Dispositif selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdites sorties comprennent des moyens de couplage hyperfréquence disposés sur ledit matériau en des zones où les- 30 dites ondes non déviées et déviées sont sensiblement du type onde magnétique.. * 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que lesdits moyens de couplage comportent une ligne en peigne. 70 20371 20926^8 6. Dispositif selon les revendications 1, 2 ou 3 caractérisé en ce que lesdites sorties comprennent des guides d'ondes ultrasonores. 7. Procédé pour la déviation d'ondes magnétiques se propa-5 géant suivant une direction donnée dans un matériau ferrimagnétique polarisé par un champ magnétique uniforme caractérisé en ce que sur cette direction est disposé, sur ledit matériau,un arrangement de modulation périodique du champ magnétique de polarisation, ledit arrangement étant placé en une zone où lesdites 10 ondes magnétiques existent de façon à former un réseau diffractant pour ces ondes et étant orienté pour que lesdites ondes arrivent sensiblement à l'incidence de Bragg pour ledit réseau.