РАДИОЭЛЕКТРОНИКА

НЕСТАЦИОНАРНОЕ ОТРАЖЕНИЕ СВЕРХКОРОТКИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ОТ СЛОИСТЫХ СТРУКТУР

Трофимов А.В., Козарь А.В.

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, физический факультет, http://www.msu.ru
119991, Москва Российская Федерация
av.trofimov@physics.msu.ru, avk@phys.msu.ru

Поступила в редакцию 13.12.2016

Аннотация. Проведено теоретическое и численное исследование нестационарного отражения коротких и сверхкоротких электромагнитных импульсов СВЧ от однослойной и многослойной интерференционных структур, создан экспериментальный стенд для измерения нестационарного отражения амплитудно-модулированного сигнала от слоистой структуры. Показано, что огибающая отраженного сигнала существенно изменяет свой вид при наличии даже малых потерь в слоях неотражающей многослойной структуры, причем амплитудный коэффициент отражения линейно зависит от величины потерь. При малых потерях в слоях структуры огибающая отраженного сигнала может быть приближенно описана N-производной от огибающей падающего сигнала. Получены точные и приближенные формулы, позволяющие рассчитать характеристики многослойной интерференционной структуры, согласующей высокоотражающую нагрузку с волноводом, за счет сильной волноводной дисперсии. Показано, что в многослойных интерференционных структурах с сильной волноводной дисперсией происходит существенное усиление амплитуды и увеличение длительности импульсов нестационарного отражения.

Ключевые слова: электромагнитные сверхкороткие импульсы СВЧ, слоистые структуры с потерями и сильной волноводной дисперсией, нестационарное отражение, огибающая отраженного сигнала, высокоотражающая нагрузка и согласующие структуры, многослойные интерференционные фильтры

УДК 544.77, 53.098

Библиография – 49 ссылок

РЭНСИТ, 2016, 8(2):107-130 DOI: 10.17725/rensit.2016.08.107

ЛИТЕРАТУРА

Petrich JW, Fleming GR. Ultrafast processes in biology. Photochemistry and photobiology, 1984, 40(6):775-780.
Kling MF, Vrakkin MJ. Attosecond Electron Dynamics. Annual Review of Physical Chemistry, 2008, 59(1):463-492.
Rulliere C. Femtosecond Laser Pulses. New York, Springer, 2004, 218 p.
Szipocs R., et al. Chirped multilayer coatings for broadband dispersion control in femtosecond lasers. Photochemistry and photobiology, 1994, 19(3):201-203.
Kartner FX, Matuschek N, Schibli T, Keller U. Design and fabrication of double-chirped mirrors. Optics Letters, 1977, 22(11):831-833.
Matuschek N, Kartner FX, Keller U. Analytical design of double-chirped mirrors with custom-tailored dispersion characteristics. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1999, 35(2):129-137.
Vernon SP, et. al. Chirped multilayer coatings for increased x-ray throughput. Optics Communications, 1993, 18:672-674.
Дадашадзе Н, Романов ОГ. Отражение оптических импульсов от многослойных диэлектрических структур и микрорезонаторов: численное решение уравнения Максвелла. Вестник БГУ, 2014,1(1):825-834.
Dennis WM, Liebig C. Simulation of High Intensity Ultrashort Pulse Interactions with Dielectric Filters. Proc. of SPIE, 2007:5989-23.
Liebig CM, Dennis WM. Simulation of interactions of high-intensity ultrashort pulses with dielectric filters. Optical Engineering, 2007, 46(2):023801.
Dunning Sarah. Optimizing Thin Film Filters for Ultrashort Pulse Shaping. Ph.D. thesis, The University of Georgia, 2003.
Michielssen E, Ranjithan S, Mittra R. Optimal multilayer filter design using real coded genetic algorithms. IEE Proceedings-J. Optoelectronics, 1992, 139(6):413-420.
Chen LR. Ultrashort optical pulse interaction with fibre gratings and device applications. Ph.D. thesis, University of Toronto, 1997.
Chen LR, Benjamin SD, et. al. Ultrashort pulse reflection from fiber gratings: a numerical investigation. Journal of Lightwave Technology, 1997, 15(8):1503-1512.
Быстров РП, Черепенин ВА. Теоретическое обоснование возможностей применения метода генерации мощных наносекундных импульсов электромагнитного излучения при создании радиолокационных систем электронной борьбы для поражения объектов. Журнал радиоэлектроники, 2010, 4.
Schamiloglu E. High Power Microwave Sources and Technologies. New York, Wiley&Sons, 2001.
Козарь АВ, Бобровников ЮА, Горохов ПН. Явление нестационарного отражения электромагнитных волн с изменяющейся амплитудой от слоистых структур. Известия РАН. Серия физическая, 2002, 12(1823):201-213.
Бобровников ЮА, Горохов ПН, Козарь АВ. Преобразование импульсов с помощью тонкослойных структур. Квантовая электроника, 2003, 53(11):1019.
Weiner MA. Ultrafast optical pulse shaping: A tutorial review. Optics Communications, 2011, 284:3669-3692.
Бушуев В.А. Временнaя компрессия импульсов рентгеновского лазера на свободных электронах в условиях брэгговской дифракции. Радиоэлектроника. Наносистемы. Информационные технологии (РЭНСИТ), 2014, 6(2):177-187.
Dunning FB. Atomic, Molecular, and Optical Physics: Electromagnetic Radiation. London, Academic Press, 1997, 406 p.
Бобровников ЮА, Козарь АВ, Горохов ПН. Нестационарное отражение электромагнитных импульсов от просветляющих тонкослойных структур. Труды VIII Всероссийской школы-семинара "Волновые явления в неоднородных средах”, Москва, МГУ им. Ломоносова, 2002, 1(5):53-54.
Бобровников ЮА, Козарь АВ, Горохов ПН. Явление нестационарного отражения электромагнитных волн от просветляющих тонкослойных структур. Сб. докладов научной конференции "Ломоносовские чтения". Секция физики, подсекция оптики и лазерной физики. Москва, МГУ им. Ломоносова, 2004, 1:31-33.
Козарь АВ. Интерференционные явления в слоистых структурах и их применение в задачах приема сигналов и диагностики неоднородных сред. Ph.D. thesis, МГУ им. МВ Ломоносова, Москва2004.
Борн М, Вольф Э. Основы оптики, Москва, Наука, 1980.
Kozar AV. Spectral characteristics of thin-layer interference matching systems. Optics and Spectroscopy, 1988, 64(5):1130-1134.
Козарь АВ. Оптические и структурные свойства тонкослойных интерференционных согласователей. Оптика и спектроскопия, 1985, 59(5):1132-1136.
Ахманов СА, Выслоух ВА, Чиркин АС. Оптика фемтосекундных лазерных импульсов. Москва, Наука, 1988.
Виноградова МБ, Руденко ОВ, Сухоруков АП. Теория волн. Москва, Наука, 1990, 432 с.
Chipman RA. Transmission lines. New York, McGraw-Hill book company, 1968.
Peres PLD, de Souza CR, Bonatti IS. ABCD matrix: a unique tool for linear two-wire transmission line modelling. Intern. J. of Electrical Engineering Education, 2003, 40(3):220-229.
Матей ГЛ, Янг Л, Джонс ЕМТ. Фильтры СВЧ, согласующие цепи, цепи связи. Москва, Связь, 1971.
Yee K. Numerical solution of initial boundary value problems involving Maxwell’s equations in isotropic media. Optical Engineering, 1966, 14(2):302-307.
Weiland T. A discretization method for the solution of Maxwell’s equations for six-component fields. Electronics and Communications AEU, 1977, 31(3):116-120.
Бреховских ЛВ. Волны в слоистых средах. Москва, Наука, 1973, 343 с.
Козарь АВ, Колесников ВС, Пирогов ЮА. О применении метода импедансных характеристик для анализа распространения волн в многослойных структурах с поглощением. Вестник Моск. ун-та, cер. Физика, астрономия, 1978, 19(2):76-83.
Tikhonravov AV, Trubetskov MK. Modern design tools and a new paradigm in optical coating design. Applied Optics, 2012, 51(30):7319-7332.
Вайнштейн ЛА. Электромагнитные волны. Москва, Радио и связь, 1988.
Rohde and Schwarz. ZVT Vector Network Analyzers Operating Manual. Munich, Germany: Rohde&Schwarz GmbH, KG, 2011.
Agilent Time Domain Analysis Using a Network Analyzer. Application Note 1287-12. Agilent Technologies, Inc, USA, 2007:1-48.
Айфичер Э, Джервис Б. Цифровая обработка сигналов: практический подход. Москва, ИД “Вильямс”, 2004, 992 с.
Козарь АВ, Трофимов АВ. Явление нестационарного отражения импульсных сигналов от слоистых структур с потерями. Вестник Моск. ун-та, сер. Физика, астрономия, 2013, 5:38-43.
Козарь АВ, Трофимов АВ, Потапов АА. Процесс нестационарного отражения коротких электромагнитных импульсов от многослойных фильтров с максимально плоской амплитудно-частотной характеристикой. Журнал радиоэлектроники, 2016, 4:1-17.
Macleod HA. Thin-Film Optical Filters. London, Macmillan, 1986, 772 p.
Фельдштейн АЛ, Явич ЛР. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. Москва, Связь, 1971, 352 с.
Krepelka J. Maximally flat antireflection coatings. Jemná Mechanika A Optika, 1992, 37:53-56.
Schulz U, Schallenberg UB, Kaiser N. Symmetrical periods in antireflective coatings for plastic optics. Applied Optics, 2003, 42(7):1346-1351.
Кикоин ИК (ред.). Таблицы физических величин. Справочник. Москва, Атомиздат, 1976, 1008 с.
Bur AJ. Dielectric properties of polymers at microwave frequencies: a review. Polymer, 1985, 26(7):963-977.

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/190/8(2)107-130.pdf