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

Вимірювання електродинамічних характеристик металевих стрічкових ґраток у терагерцовому діапазоні

Рубрика: 
МІКРОХВИЛЬОВА ТА ТЕРАГЕРЦОВА ТЕХНІКА
Дзюбенко, МІ, Каменєв, ЮЮ, Масалов, СА, Радіонов, ВП
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна
E-mail: mid41@ukr.net
https://doi.org/10.15407/rej2019.02.078
Мова: російська
Анотація: 

Предмет і мета роботи. Терагерцовий (ТГц) діапазон частот привертає велику увагу у зв'язку з широкими можливостями застосування його для вирішення цілої низки завдань в науці, техніці та медицині. У цьому діапазоні в якості частково прозорих дзеркал лазерів і різних квазіоптичних приладів широко використовуються металеві ґратки з періодом, меншим за довжину хвилі. Визначення параметрів таких ґраток є метою цієї роботи.

Методи і методологія роботи. У статті представлено спосіб експериментального визначення параметрів (коефіцієнта пропускання і внесеного фазового зсуву) металевих ґраток, що складаються з паралельних провідників. В якості вимірювальної установки використано ТГц-лазер з плавним регулюванням виведення випромінювання з резонатора. Вихідним дзеркалом такого лазера служить досліджувана металева ґратка. Другим дзеркалом лазерного резонатора є двогранне 90° дзеркало. Регулювання зворотного зв'язку здійснюється шляхом повороту двогранного дзеркала навколо осі резонатора. При цьому лазерне випромінювання набуває еліптичної поляризації. Кут повороту двогранного дзеркала, при якому забезпечується рівність потужностей Е- і Н-поляризацій лазерного випромінювання, служить експериментальним значенням для розрахунку коефіцієнта пропускання ґратки. Поляризаційний еліпс випромінювання при цьому куті повороту служить основою для розрахунку фазового зсуву, що вноситься ґраткою.

Результати роботи. Як апробація способу проведено експериментальне визначення параметрів металевих стрічкових ґраток, що виконані на прозорій підкладці. Проведено порівняння отриманих експериментальних даних з теоретичними розрахунками. Вироблено рекомендації щодо підвищення достовірності вимірювань і подальшого розвитку цього способу.

Висновки. Запропонований спосіб дозволяє визначати параметри одновимірних металевих ґраток без використання метрологічних приладів.
Ключові слова: коефіцієнт пропускання, лазер, металева ґратка, резонатор, терагерцовий діапазон, фазовий зсув

Стаття надійшла до редакції 12.02.2019
PACS: 42.60.By
УДК: 535.14, 537.862
Radiofiz. elektron. 2019, 24(2): 78-85
Повний 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.