• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Измерение электродинамических характеристик одномерных металлических ленточных решеток в терагерцевом диапазоне

Рубрика: 
МИКРОВОЛНОВАЯ И ТЕРАГЕРЦЕВАЯ ТЕХНИКА
Дзюбенко, МИ, Каменев, ЮЕ, Масалов, СА, Радионов, ВП
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины,
12, ул. Акад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: mid41@ukr.net
https://doi.org/10.15407/rej2019.02.078
Язык: русский
Аннотация: 

Предмет и цель работы. Терагерцевый (ТГц) диапазон частот привлекает большое внимание в связи с возможностями его применения для решения ряда задач в науке, технике и медицине. В этом диапазоне в качестве частично прозрачных зеркал лазеров и различных квазиоптических приборов широко используются металлические решетки с периодом меньше длины волны. Определение параметров таких решеток является целью данной работы.

Методы и методология работы. В статье представлен способ экспериментального определения параметров (коэффициента пропускания и вносимого фазового сдвига) металлических решеток, состоящих из параллельных проводников. В качестве измерительной установки использован ТГц-лазер с плавной регулировкой вывода излучения из резонатора. Выходным зеркалом такого лазера служит исследуемая металлическая решетка. Вторым зеркалом лазерного резонатора является двугранное 90° зеркало. Регулировка обратной связи осуществляется путем поворота двугранного зеркала вокруг оси резонатора, в результате чего лазерное излучение приобретает эллиптическую поляризацию. Угол поворота двугранного зеркала, при котором обеспечивается равенство мощностей Е- и Н-поляризаций лазерного излучения, служит экспериментальным значением для расчета коэффициента пропускания решетки. Поляризационный эллипс излучения при этом угле поворота является основанием для расчета фазового сдвига, вносимого решеткой.

Результаты работы. В качестве апробации способа проведено экспериментальное определение параметров металлических ленточных решеток, выполненных на прозрачной подложке. Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с теоретическими расчетами. Выработаны рекомендации по повышению достоверности измерений и дальнейшему развитию этого способа.

Заключение. Предложенный способ позволяет определять параметры одномерных металлических ленточных решеток без использования метрологических приборов.
Ключевые слова: коэффициент пропускания, лазер, металлическая решетка, резонатор, терагерцевый диапазон, фазовый сдвиг

Статья поступила в редакцию 12.02.2019
PACS: 42.60.By
УДК: 535.14, 537.862
Radiofiz. elektron. 2019, 24(2): 78-85
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Агранович З.С., Марченко В.А., Шестопалов В.П. Дифракция электромагнитных волн на плоских металлических решетках. Журн. техн. физики. 1962. Т. 32, вып. 4. С. 381–394.
  2. Ванштейн Л.А. К электродинамической теории решеток. Ч. 1. Электроника больших мощностей. Москва: Наука, 1963. Вып.2. С. 26–56.
  3. Третьяков О.А., Шестопалов В.П. Дифракция электромагнитных волн на плоской металлической решетке, лежащей на диэлектрическом слое. Изв. вузов. Cер. Радиофизика. 1963. Т. 6, № 2, С. 353–363.
  4. Шестопалов В.П. Метод задачи Римана-Гильберта в теории дифракции и распространения электромагнитных волн. Харьков: Изд-во Харьк. ун-та, 1971. 400 с.
  5. Шестопалов В.П., Литвиненко Л.Н., Масалов С.А., Сологуб В.Г. Дифракция волн на решетках. Харьков: Изд-во ХГУ, 1973. 288 с.
  6. Шестопалов В.П., Кириленко А.А., Масалов С.А., Сиренко Ю.К. Резонансное рассеяние волн. Т. 1. Дифракционные решетки. Киев: Наук. думка, 1986. 227 с.
  7. Zinenko T.L., Marciniak M., Nosich A.I. Accurate analysis of light scattering and absorption by an infinite flat grating of thin silver nanostrips in free space using the method of analytical regularization. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2013. Vol. 19, N 3. P. 9000108 (8 p.).
  8. Zinenko T.L., Matsushima A., Nosich A.I. Surface-Plasmon, Grating-Mode, and Slab-Mode Resonances in the H- and E-Polarized THz Wave Scattering by a Graphene Strip Grating Embedded into a Dielectric Slab. IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2017. Vol. 23, N 4. P. 4601809 (9 p.)
  9. Дзюбенко М.И. Каменев Ю.Е., Радионов В.П. Газоразрядные лазеры терагерцевого диапазона. Радиофизика и электроника. 2017. Т. 22. № 3. С. 58–80.
  10. А. с. № 1111657 СССР, МКИ H01S3/08, 3/22. Волноводный газовый лазер / Ю.Е. Каменев, Е.М. Кулешов, В.К. Киселев, Д.Д. Литвинов, В.Н. Полупанов. 1984. Бюл. № 32.
  11. Каменев Ю.Е., Кулешов Е.М. Волноводный HCN лазер с регулируемой связью. Квантовая электроника. 1990. Т. 17, № 1. С. 58–59.
  12. Спосіб визначення електродинамічних характеристик одновимірних дротяних решіток: пат. 76285 Україна: МПК G02F 1/01, G01J 4/00, G01J 5/02 / Ю.Е. Каменев, С.А Масалов, А.А. Филимонова. № 20040706029; заявл. 20.07.2004; опубл. 17.07.2006, Бюл. № 7.
  13. Каменев Ю.Е., Масалов С.А., Филимонова А.А. Измерение электродинамических параметров одномерных проволочных решеток в субмиллиметровом диапазоне. Радиофизика и электроника: сб. науч. тр. Ин-т радиофизики и электрон. НАН Украины. Харьков, 2004. Т. 9, № 3. С. 615–618.
  14. Горшунов Б.П., Лебедев С.П., Масалов С.А. Использование металлических решеток в качестве фазовых пластинок субмм диапазона. Журн. техн. физики. 1984. Т. 54, № 4. С. 825–827.
  15. Каменев Ю.Е., Кулешов Е.М, Филимонова А.А. HCN-лазер с круговой поляризацией излучения. Квантовая электроника. 1990. Т. 17, № 10. С. 1303–1305.
  16. Канарейкин Д.Б., Павлов Н.Ф., Потехин В.А. Поляризация радиолокационных сигналов. Москва: Сов. радио, 1966. 440 с.
  17. Каменев Ю.Е., Масалов С.А., Филимонова А.А. HCN-лазер с адаптивным выходным зеркалом. Квантовая электроника. 2006. Т. 36, № 9. С. 849–852.