Linewidth and anomalous dispersion of ultrasound in glasses

Abstract
The linewidth caused by the interaction between two-level defects in glasses has been measured through the change in the phase velocity and in the attenuation of a high frequency (9 GHz) ultrasonic wave when another ultrasonic wave of neighbouring frequency propagates in the sample. Experiments were made on several borosilicate BK 7 samples at a temperature near 1.5 K. An anomalous dispersion and a decrease of the attenuation of the ultrasonic wave have been observed. From a systematic study of the linewidth as a function of the power of the two ultrasonic waves we are able to deduce a value of the relaxation rate Γ2. As different values have been reported, we use successively 2.6 x 10 -4 and 7 x 10-4 for the coupling constant [FORMULA] The results are Γ 2/2 π = 45 MHz and 20 MHz at 1.5 K. A comparison is made between these values and those obtained by others from desaturation experiments. In addition, we have emphasized the importance of spectral inhomogeneities in the material.

Résumé
La largeur de raie due à l'interaction entre défauts à deux niveaux dans les verres a été mesurée par les variations de vitesse de phase et d'atténuation d'une onde ultrasonore de haute fréquence (9 GHz) lorsqu'une autre onde ultrasonore de fréquence voisine se propage dans l'échantillon. Nous avons fait des expériences sur plusieurs échantillons de borosilicate BK 7 à une température d'environ 1,5 K. Une dispersion anomale et une diminution de l'atténuation de l'onde ultrasonore ont été observées. A partir d'une étude systématique de la largeur de raie en fonction des puissances des deux ondes ultrasonores, nous avons pu extraire une valeur du taux de relaxation Γ2. Les auteurs ne s'accordant pas sur sa valeur, nous prenons successivement 2,6 x 10 -4 et 7 x 10-4 comme constante de couplage [FORMULE] Notre estimation est alors Γ 2/2 π = 45 MHz et 20 MHz à 1,5 K. Nous comparons ces valeurs à celles obtenues à partir d'expériences de désaturation par différents auteurs. De plus, nous avons mis en évidence l'importance des inhomogénéités spectrales dans l'échantillon.