Викладено алгоритм розрахунку розсіювальних апланатичних лінз, у якому використано принципи графічного методу побудови профілів фокусувальних лінз. Відзначено основні фактори, які визначають точність розрахунків. Потреба в розсіювальних лінзах виникає під час створення пристроїв для сполучення квазіоптичних хвилеводів, які відрізняються робочим діаметром та забезпечують малі втрати основної хвилі.

Изложен алгоритм расчета рассеивающих апланатических линз, в котором использованы принципы графического метода построения профилей фокусирующих линз. Отмечены основные факторы, влияющие на точность расчетов. Необходимость в рассеивающих линзах возникает при создании устройств для соединения квазиоптических волноводов, отличающихся рабочим диаметром, с малыми потерями основной волны.

Diverging aplanatic lens calculation algorithm has been described. In it has used principals of graphical method development of profiles of focusing lens. Main factors affected on accuracy of calculation have shown. Diverging lens are needed at the development of a devices for connecting quasi-optical waveguides which has working diameter with low losses of primary wave.

Експериментально вивчено вплив випадкових неоднорідностей на спектр квазіоптичного циліндричного об'ємного резонатора міліметрового діапазону. Одержані дані узгоджуються з викладеною раніше спектральною статистичною теорією об'ємного резонатора з випадковими неоднорідностями. Результати експерименту підтверджують, що основним механізмом впливу неоднорідностей на спектр резонатора є міжмодове розсіювання, яке проявляється в зсуві та в збільшенні ширини резонансних ліній. Відповідно до теорії, ефект розсіювання є найбільшим, якщо сусідні лінії спектра знаходяться на близькій відстані одна від одної. Поодинокі лінії, відстань яких від найближчих сусідів є порівняно великою, під впливом слабких неоднорідностей змінюються мало. В результаті такого вибіркового впливу спектр резонатора проріджується. Встановлено, що в квазіоптичному резонаторі з невпорядкованим діелектричним заповненням поряд з регулярными проявляються й хаотичні властивості. Одержані результати можуть служити основою для моделювання впливу випадкових неоднорідностей на електронний спектр замкнутих наноелектронних структур (квантових точок та квантових більярдів).

Экспериментально изучено воздействие случайных неоднородностей на спектр квазиоптического цилиндрического объемного резонатора миллиметрового диапазона. Полученные данные согласуются с ранее изложенной спектральной статистической теорией объемного резонатора со случайными неоднородностями. Результаты эксперимента подтверждают, что основным механизмом этого воздействия является межмодовое рассеяние, которое проявляется в смещении и увеличении ширины резонансных линий. В соответствии с теорией, эффект рассеяния является наибольшим, если соседние линии в спектре находятся на близком расстоянии друг от друга. Одиночные линии, расстояние которых до ближайших соседей сравнительно велико, под действием слабых неоднородностей изменяются мало. В результате такого избирательного влияния неоднородностей спектр резонатора прореживается. Установлено, что в квазиоптическом резонаторе с неупорядоченным диэлектрическим заполнением наряду с регулярными проявляются также и хаотические свойства. Полученные результаты могут служить основой для моделирования влияния случайных неоднородностей на электронный спектр замкнутых наноэлектронных структур (квантовых точек и квантовых биллиардов).

The influence of random imperfections on the quasi-optical cavity cylindrical resonator spectrum was studied experimentally at millimeter wave band. The obtained data are agreed well with the spectral statistical theory of a cavity resonator with random imperfections, which was developed in the previous paper. The results of experiment confirm that the main mechanism of this influence is the intermode scatterng which reveals itself by the frequency shift and widening resonant lines. According to the theory, the scattering effect reaches maximal value when frequency interval between the adjacent resonant lines is minimal. The solitary lines almost are not changed by the influence of small imperfections. As a result of such a selective influence of imperfections, the spectrum of the resonator is rarefied. We found out that there are both the regular and the chaotic properties in the quasi-optical resonator with random imperfections. The obtained experimental results can be the basis for modeling the influence of random imperfections on the electron spectrum of closed nanoelectron structures (quantum dots and quantum billiards)

Подано результати теоретичного аналізу електромагнітних властивостей відбивних дифракційних грат, що заповнені середовищем з негативною діелектричною проникливістю. У широкому діапазоні змін параметрів задачі досліджено ефект резонансного поглинання такою структурою енергії збуджуючого електромагнітного поля. Розглянуто ефект розщеплення резонансів поглинання у випадку падіння плоскої хвилі на структуру під нахилом.

Представлены результаты теоретического анализа электромагнитных свойств отражательной дифракционной решетки, заполненной средой с отрицательной диэлектрической проницаемостью. В широком диапазоне изменения параметров задачи исследован эффект резонансного поглощения такой структурой энергии возбуждающего электромагнитного поля. Продемонстрирован эффект расщепления резонансов поглощения в случае наклонного падения плоской волны на структуру.

The theoretical analysis of electromagnetic properties of the reflecting diffraction grate filled by media with negative permittivity is presented. The resonance absorption effect of the excitant electromagnetic field energy by such structure is explored in the wide range of the parameters change. The effect of breaking up of absorption resonances in the case of the sloping falling of plane wave on a structure is shown

Ключ. слова: планарный оптический волновод, СВЧ-разряд, волноводный СВЧ-плазмотрон.
Індекс рубрикатора НБУВ: З845.79-01

Рубрики:

Оптичні хвилеводи

Шифр НБУВ: Ж14479 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: спектр интенсивностей, комбинированная перестройка, запрещенная зона
Індекс рубрикатора НБУВ: З845.79-01

Рубрики:

Оптичні хвилеводи

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто (теоретично й експериментально) електронно-хвильовий механізм перетворення енергії електроного потоку у випромінювання Сміта - Парселла в нерелятивістських пристроях типу генератор дифракційного випромінювання (ГДВ). В наближенні заданого падаючого на відбивну гратку ("гребінку") електромагнітного поля вперше одержано та проаналізовано діаграми спрямованості випромінювання Сміта - Парселла (дифракційного випромінювання (ДВ). Показано, що структура та вид (форма) діаграми спрямованості випромінювання переважно визначаються динамічними параметрами електронного потоку (ЕП), якій створюється в процесі взаємодії ЕП з полем поверхневої дифракційної гармоніки гратки. Збудження випромінювння пояснюється електронно-хвильовим механізмом перетворення поля поверхневої дифракційної гармоніки гратки в просторову гармоніку об'ємної хвилі ДВ. Побудовано рівняння збудження ДВ відкритого резонатора (ВР) ГДВ; проаналізовано рішення цього рівняння в лінійному наближенні. Одержані результати пояснюють низку явищ, виявленних в експерименті, зокрема, поглинання та підсилення електромагнітного коливання в ГДВ, биття коливань, збуджуваних у ВР ГДВ і НВЧ сигналом від стороннього джерела.

Рассмотрен (теоретически и экспериментально) электронно-волновой механизм преобразования энергии электронного потока в излучение Смита - Парселла в нерелятивистских приборах типа генератор дифракционного излучения (ГДИ). В рамках заданного падающего на отражательную решетку ("гребенку") электромагнитного поля впервые определены и проанализированы диаграммы направленности излучения Смита - Парселла (дифракционного излучения (ДИ). Показано, что структура и вид (форма) диаграммы направленности излучения преимущественно определяются динамическими параметрами электронного потока (ЭП), который образуется в процессе взаимодействия ЭП с полем поверхностной дифракционной гармоники решетки. Возбуждение излучения объясняется электронно-волновым механизмом преобразования поля поверхностной дифракционной гармоники решетки в пространственную гармонику объемной волны ДИ. Построено уравнение возбуждения ДИ открытого резонатора (ОР) ГДИ; проанализировано решение этого уравнения в линейном приближении. Полученные результаты объясняют ряд явлений, обнаруженных в эксперименте, в частности, поглощение и усиление электромагнитного колебания в ГДИ, биение колебаний, возбуждаемых в ОР ДИ и СВЧ сигналом от внешнего источника.

The electron-wave mechanism of electron beam energy transformation into Smith - Purcell radiation in non-relativistic DRO type devices has been considered theoretically and experimentally. In the context of preset incident on reflecting grating electromagnetic field the directional pattern of Smith-Purcell radiation has been defined and analyzed. It is shown that directional pattern form primarily defined by dynamic parameters of electron beam (EB) which is formed by interaction of EB with grating surface diffraction harmonic field. Radiation excitation is explained by electron-wave mechanism of transformation of grating surface diffraction harmonic into space harmonic of diffraction radiation (DR). The equation of DRO open resonator excitation was constructed; solutions of the equation have been analyzed in linear approximation. The obtained results explain series of facts are visualized in experiment, specifically, the attenuation, amplification and beating of DRO oscillation.

Предложено проявить возбуждение резонатора дифракционного генератора электронным пучком с виртуальным катодом. Рассмотрены достоинства и недостатки трех вариантов, когда виртуальный катод формируется до входа пучка в резонатор, после выхода и непосредственно в резонаторе генератора. Проведено компьютерное моделирование первого и третьего варианта.

Приведены результаты численного исследования кроссполяризационного излучения двухполяризационных многослойных печатных излучателей различных типов. Исследования проведены методом конечных разностей во временной области. Показано, что за счет симметричного расположения возбуждающих щелей можно радикально (на 20 дБ) снизить уровень кроссполяризационного излучения таких антенн.

Ключ. слова: интегральная оптика, метод характеристической матрицы, термодиффузионный оптический волновод
Індекс рубрикатора НБУВ: З845.79-01

Рубрики:

Оптичні хвилеводи

Шифр НБУВ: Ж16550 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Ключ. слова: интегральная оптика, метод конечных элементов, профили поля мод
Індекс рубрикатора НБУВ: З845.79-01

Рубрики:

Оптичні хвилеводи

Шифр НБУВ: Ж16550 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Приведены результаты исследований резонансных открытых электродинамических систем с металлодиэлектрическими структурами, которые можно использовать при построении новых модификаций усилительных и генераторных устройств электроники КВЧ.

Використано FDTD метод числового розв'язку рівнянь Максвелла для дослідження проходження електромагнітного випромінювання крізь періодично неоднорідний планарний хвилевід. Одержано спектральні залежності для коефіцієнта пропускання. Результати досліджень порівняно з аналітичними розрахунками. Обговорено основні переваги та недоліки числового розрахунку таких систем.

Досліджено локалізовані хвилі у періодичній системі, що містить велику кількість ідентичних оптичних хвилеводів (плоскопаралельних дефектних шарів). В межах нелінійного рівняння Шредінгера досліджено солітонні стани, локалізовані поблизу нелінійного хвилеводу (ангармонічного дефекту) в оптично лінійному середовищі. Описано всі можливі в такій системі локалізовані стани.

Запропоновано керовані статичні та динамічні лазерні солітони (з вільною фазою), реалізовані за умов інжекції некогерентних імпульсів світла у квазі-самозображувальний резонатор лазера з насичуваним поглиначем. Знайдено умови існування конкуруючих лазерних солітонів. Експериментально реалізовано самопідтримні резонаторні гексагони та періодичні смужки, а також яскраві/темні солітони з фіксованою фазою в оптично керованих пасивних (нижче порога лазерної генерації) напівпровідникових мікрорезонаторах у разі збудження в області екситонного резонансу. За умов інжекції в широко-апертурний лазер когерентного пучка з періодичною модуляцією знака оптичного поля експериментально показано перетворення топологічної структури лазерного випромінювання, а саме: від структури оптичних вихорів до структури оптичних доменних стінок. Продемонстровано перехід від когерентних періодичних структур (амплітудних гексагонів та періодичних фазових доменних стінок) до некогерентних щільно упакованих кластерів амплітудних і фазових резонаторних солітонів. Експериментально показано існування керованих оптичних доменних стінок (ізольованих і зв'язаних) та кільцевих фазових солітонів у вироджених і невироджених чотирихвильових генераторах світла. Знайдено умови збільшення (зменшення) довжини оптичної доменної стінки та формування лабіринтно-подібних доменних структур (одновимірних доменних стінок). На підставі прецизійних вимірів установлено квадратичний закон масштабування періоду спонтанно сформованої самопідтримної пер-одичної структури залежно від частотної відстройки нелінійного резонатора. Показано, що селекція

Запропоновано спосіб одержання у хвилевідному квазіоптичному резонаторі хвильових пучків з рівномірним профілем інтенсивності, який передбачає здійснення когерентного підсумовування поперечних мод хвилевідного типу за рахунок зміни радіуса кривини одного з відбивачів. Запропоновано метод фазового сполучення для формування у хвилевідних квазіоптичних резонаторах хвилевідних пучків з заданим поперечним розподілом інтенсивності, за яких необхідно проводити корекцію основної моди резонатора за рахунок зміни форми одного з відбивачів. Теоретично показано можливість одержання пучків супергауссового та кільцевого профілів випромінювання у хвилевідному резонаторі з асферичним дзеркалом. Запропоновано спосіб одержання у металевому хвилевідному квазіоптичному резонаторі прямокутного перетину хвильових пучків з рівномірним профілем інтенсивності, який базується на методах Фур'є-оптики.

Запропоновано та реалізовано безконтактну неруйнівну експериментальну методику вимірювання розподілу поля хвилевідних структур і розподілу локальних електродинамічних параметрів діелектричних і магнітних матеріалів. Досліджено декілька типів фільтрувальних структур та модулятор на PIN-діоді. Показано, що, завдяки застосуванню даного типу хвилеводу, такі структури є конкурентоспроможними у порівнянні з широковживаними аналогами.

Експериментально доведено факт перевищення підсилення сигналу над підсиленням шуму як результат нелінійної конкуренції між когерентним стоксовим сигналом і стохастичним оптичним шумом у розподіленому оптичному підсилювачі на базі вимушеного комбінаційного розсіяння. Одержано аналітичні залежності. Визначено порогові потужності помпування для зародження підсилення та лазерної генерації на базі вимушеного комбінаційного розсіяння світла в аморфних волокнах на основі кварцового скла. Встановлено фундаментальні межі існування та частотний діапазон. Запропоновано й експериментально реалізовано методи лазерної діагностики параметрів поверхневих акустичних хвиль для різних режимів електродинамічного навантаження акустоелектричних перетворювачів. Проведено експериментально апробацію лазерного фотолюмінісцентного комплексу для картографування поверхні багатошарових напівпровідникових структур за умов напівсерійного виробництва пристроїв оптоелектроніки й інтегральної оптики.

Теоретично вивчено характер локалізації нелінійних стаціонарних хвиль, що розповсюджуються вздовж системи двох ідентичних нелінійних оптичних хвилеводів у лінійному середовищі. Керрівську нелінійність враховано в області хвилеводів, а середовище між хвилеводами вважалося оптично лінійним. Досліджено розв'язки відповідного рівняння для обвідної нелінійної монохроматичної хвилі за наявності двох дельта-функційних збурень. Вивчено стаціонарні локалізовані стани світлових пучків, що розповсюджуються в системі двох плоскопаралельних нелінійних оптичних хвилеводів. Доведено, що проблема може бути зведена до моделі зв'язаних ангармонійних осциляторів. Знайдено точно всі характеристики такої системи. Обраховано повне число елементарних збуджень у хвилі та повну енергію системи для всіх трьох типів можливих стаціонарних станів: синфазного симетричного стану з однаковою потужністю світлових потоків у двох хвилеводах, антисиметричного стану з однаковою щільністю потоку в хвилеводах, але з протилежною фазою хвилі в них, та неоднорідного стану з однаковою фазою, але різними щільностями світлового потоку в хвилеводах.

Індекс рубрикатора НБУВ: З845.79-01 с116

Рубрики:

Оптичні хвилеводи

Шифр НБУВ: Ж69398 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Исследована волноводная структура наноразмерного поперечного сечения, изготовленная из благородных металлов и диэлектрика. Рассмотренный тип волновода позволяет передавать оптическое изображение с субволновым разрешением на расстояния, значительно превышающие его поперечное сечение при малых потерях. На основании метода конечных элементов проведена оценка затухания и длины распространения излучения в волноводе, установлена возможность сильной локализации поля в центральной диэлектрической части структуры. Рассмотрены волноводы с циркулярной и эллиптической формами поперечного сечения.