Дифракционные свойства в резонансной области

Прошло более десяти лет со дня выхода первой в мировой литературе монографии [25], посвященной электромагнитной теории дифракции волн на решетках. Позже появился еще ряд монографий, посвященных дифракционным свойствам решеток и методам их анализа [6, 50—52, 54, 114]. При этом часть этих исследований была в основном ориентирована на решетки оптического диапазона 150, 52], а другая — на периодические структуры, обладающие свойствами, перспективными к использованию в радиодиапазоне электромагнитных колебаний [6, 50, 51, 54, 114]. В настоящей работе особое внимание уделено развитию результатов, изложенных в [25, 63], и новых свойств, обнаруженных позднее, которые оказались перспективными к применению в радиофизических исследованиях МИЛЛИ- и субмиллиметрового диапазонов, при построении соответствующей метрологической и элементной базы и в дальнейшем — при создании радиотехники милли- и субмиллиметрового диапазонов. Данная книга является как бы единым целым с монографиями [25, 63], вместе они содержат уникальные по полноте и детальности аналитические, графические и численные данные по амплитудно-частотным, поляризационным и другим зависимостям, характеризующим рассеяние волн на дифракционных решетках самых различных профилей и типов. В сумме с работами [25, 63] она позволит завершить определенный этап (изучение физики резонансного стационарного рассеяния волн) в построении общей электродинамической теории решеток. Дальнейшие перспективы исследований в этой области авторы видят в создании спектральной теории решеток, изучении процессов нестационарного рассеяния, более последовательном подходе крещению практически важных задач синтеза, оптимизации и диагностики, нелинейных задач, в расширении возможностей анализа электродинамических характеристик структур с неидеальными и анизотропными включениями [195, 196] и т. п. [c.11]

В связи с разнообразием геометрических свойств одиночных рассеивателей полупрозрачные решетки чрезвычайно богаты своими дифракционными свойствами. Способность полупрозрачных структур при определенных режимах связи между зонами прохождения и отражения формировать заданное рассеянное поле можно использовать в различных областях науки и техники. Вместе с тем исследование свойств таких решеток в резонансной области длин волн в каждом случае представляет собой определенную проблему в силу возникающих сложностей при решении соответствующих краевых задач. [c.37]

Частотная область поляризационной чувствительности состоит из длинноволновой и резонансной частей. Выше упоминалось, что в точках скольжения частотные зависимости амплитуд гармоник дифракционного спектра могут иметь резкие или плавные изменения хода кривой, что связано с перераспределением энергии между распространяющимися волнами. Характер размещения лент на периоде многоэлементной решетки приводит к ослаблению роли одних гармоник и увеличению роли других. Это, в свою очередь, сказывается на поведении коэффициента прохождения (отражения) в соответствующих точках скольжения и, таким образом, на изменении дифракционных свойств решетки в области, которую естественно называть резонансной. [c.54]

Дифракционные свойства в резонансной области [c.67]

Для некоторых радиотехнических приложений значительный интерес представляет решетка жалюзи с экраном (см. рис. 77, в), поскольку богата ярко выраженными резонансными свойствами и обладает легко управляемыми параметрами (угол наклона лент и расстояние между решеткой и экраном). В дифракционном смысле решетка жалюзи с экраном является сложной, так как в резонансной области на характеристики рассеяния постоянно влияют несколько определяющих факторов и лишь в предельных ситуациях удается в чистом виде выделить тот или иной резонансный режим. Но все же подобно предыдущим задачам и в данном случае удается построить законченную картину рассеяния волн [267—269]. З ому способствует то, что метод усечения в применении к полученным здесь бесконечным системам уравнений сходится экспоненциально, что позволяет создать высокоэффективный численный алгоритм для всего резонансного диапазона и в ряде случаев получить с оценкой погрешности решение в аналитическом виде. [c.158]

Свойства решеток существенно зависят от отношения длины периода I к длине волны возбуждения X. Обычно выделяют три основные области изменения частотного параметра х = 1/Х — длинноволновую (х <с 1), коротковолновую (х > 1) и резонансную (х 1). Значение параметра и определяет выбор методов и средств анализа дифракционных явлений, эффективных при решении проблемы в каждой из возможных ситуаций. [c.6]

Особо следует отметить работу 3. С. Аграновича, В. А. Марченко, В. П. Шестопалова [89], в которой по существу определены основные направления в решении проблем резонансного рассеяния волн периодическими дифракционными решетками. К моменту ее появления было ясно, что основным средством электродинамического анализа в резонансной области частот должен стать численный эксперимент. Необходимо только так переформулировать исходную краевую задачу для дифференциального уравнения в частных производных, чтобы можно было эффективно использовать вычислительную технику с прогнозируемой погрешностью и в реальном масштабе времени получать необходимые результаты. В [891 реализована схема, отработанная в рамках классического функционального анализа. Путем выделения и обраш,ения (метод полуобраш,ения, левая регуляризация) статической части задача сведена к канонической фредголь-мовой. На этом формально ее решение можно считать законченным, так как для операторных уравнений фредгольмового типа из единственности следует существование решения, а свойства компактности обеспечивают сходимость вычислительных процедур, основанных на редукции бесконечных систем линейных алгебраических уравнений [90]. [c.8]

Этой области на рис. 42 соответствуют значения х < 0,666. Сравнив поведение при данных значениях х, видим, что изменение параметров диэлектрического заполнения одного из волноводных районов резко изменяет дифракционные свойства решетки. Увеличение ei никак не повлияло на характер связи полей в зонах прохождения и отражения, т. е. количество распространяющихся волн в волноводных районах осталось прежним. Несмотря на это, iSoi начинает изменяться резонансно. Появляются точки полного отражения энергии падающей волны. При этом полное отражение на небольшом промежутке изменения х может смениться полным прохождением. Чем же отличаются ситуации, изображенные на рис. 42, а и б В первом случае постоянные распространения ГЯМ-волн совпадают, а во втором—Шо,1 = = Шо,2- Исходя из этого, можно уточнить условия, обеспечивающие реализацию резонансных режимов, связанных с полным отражением первичной волны. Очевидно, что к условию + Mg >2 необходимо добавить при Mi = Mg = 1 постоянные распространения волноводных волн не должны совпадать, иначе требуется привлечение неких дополнительных соображений. Более подробно резонансные режимы рассматриваются дальше. [c.88]

Для Я-поляризации явление, аналогичное эффекту Малюжинца в одноволновом диапазоне, можно наблюдать также на решетке из прямоугольных диэлектрических брусьев. Соответствующая формула для определения угла полного нерезонансного прохождения приведена в 7. На рис. 55, в для кривой 1 эффект Малюжинца проявляется в чистом виде при ф = 61°, а для 2 полоса полного прохождения по углу падения обусловлена эффектом Малюжинца при ф = 35 ° 18 и резонансным прохождением при ф = = 39° 14. Рис. 54, 55, а—в свидетельствуют о качественно одинаковом поведении дифракционных свойств решеток в длинноволновой области при изменении угла падения. Иной характер имеют зависимости на рис. 55, г для двухэлементной ножевой решетки. Несмотря на то что существуют все условия, необходимые для проявления эффекта Малюжинца, данные графики существенно отличаются от представленных на рис. 55, а, б коэффициент прохождения Во для случаев, соответствующих кривым 2 и 3, 30 всем диапазоне изменения угла падения не превышает 0,18. [c.106]

При анализе дифракционных свойств двухслойных ленточных решеток отмечался резонансный рост напряженности поля в слое, сопровождающем явление полного прохождения волны сквозь такую полупрозрачную структуру. Это наталкивает на мысль о резонансной природе рассматриваемого явления. Оказывается, что точки х, в которых наблюдается эффект полного прохождения (х и б необходимо связаны соотношением типа (2.38)) близки к реальной части некой собственной комплексной частоты решетки. Такую связь можно проследить во всех тех случаях, где в одноволновом (внутри щелей) приближении получены условия полной прозрачности периодических полупрозрачных решеток волноводного типа. Остановимся подробнее на случае дифракции Я-поляризованной волны на решетке из металлических брусьев с узкими щелями [25]. Электромагнитное поле, удовлетворяющее всюду в пространстве, кроме металлических брусьев, однородным уравнениям Максвелла, а на брусьях—условию обращения в нуль тангенциальных к ним составляющих электрического поля, будем называть квазисобственной волной. От собственных электромагнитных колебаний закрытого объема она отличается тем, что для нее не выполнено условие квадратичной интегрируемости поля по всей ею занимаемой области, следовательно, ее энергия во всем пространстве бесконечна. Дисперсионное уравнение, определяющее условия распространения квазисобст-венных волн решетки в отсутствие волны возбуждения имеет вид [c.110]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...