Володенко Олексій Володимирович. Формування поперечних мод в хвилевідних квазіоптичних резонаторах субміліметрового діапазону : Дис... канд. наук: 01.04.03 - 2008.
Анотація до роботи:
Володенко О. В. Формування поперечних мод в хвилевідних квазіоптичних резонаторах субміліметрового діапазону. -Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.03 - радіофізика. - Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна, Харків, 2007.
У дисертації запропоновано спосіб одержання у хвилевідному квазіоптичному резонаторі хвилевих пучків з рівномірним профілем інтенсивності, заснований на когерентному підсумовуванні поперечних мод хвилевідного типу за рахунок зміни радіуса кривизни одного з відбивачів. Також запропоновано метод фазового сполучення для формування у хвилевідних квазіоптичних резонаторах хвилевідних пучків із заданим поперечним розподілом інтенсивності, заснований на корекції фази основної моди резонатора за рахунок зміни форми одного з відбивачів. Теоретично показано можливість одержання пучків супергаусового й кільцевого профілів випромінювання у хвилевідному резонаторі з асферичним дзеркалом. Запропоновано спосіб одержання у металевому хвилевідному квазіоптичному резонаторі прямокутного перетину хвилевих пучків з рівномірним профілем інтенсивності, заснований на методах Фур’є-оптики.
У дисертаційній роботі теоретично й експериментально досліджена можливість формування поперечних мод із квазірівномірним і кільцевим профілем розподілу інтенсивності у хвилевідних квазіоптичних резонаторах круглого й прямокутного перетину.
Отримано наступні основні результати:
1. Створено комплекс комп'ютерних програм для розрахунку передатних характеристик порожніх надрозмірних хвилеводів у субміліметровому діапазоні.
2. Запропоновано конфігурацію хвилевідного діелектричного резонатора з опуклим сферичним відбивачем для формування квазіоднорідного вихідного поля. Вивчено залежності характеристик мод резонатора від його геометричних параметрів, проведений їхній порівняльний аналіз із характеристиками мод плоскопаралельного резонатора. Знайдено область геометричних параметрів резонатора (1<G<4,5; 0,25<N<0,28) на двох довжинах хвиль = 118,8 мкм й = 432,6 мкм, для якої характерне формування високодобротної моди із профілем, близьким до еталонного супергаусового профілю 20 порядку із середньоквадратичною мірою розходження між ними, що не перевищує 30 %.
3. На основі проведених чисельних розрахунків експериментально підтверджена можливість формування квазірівномірного поля в резонаторі з опуклим сферичним відбивачем. При цьому спостерігається гарна селекція поперечних мод резонатора як по втратах енергії, так і по частоті.
4. Запропонований фазосполучений метод формування поперечних мод із заданим профілем розподілу інтенсивності у хвилевідних квазіоптичних резонаторах круглого перетину, заснований на корекції фази основної моди резонатора за рахунок зміни форми одного з відбивачів. Показано, що цей метод дозволяє розрахувати необхідні конфігурації асферичних коректорів для одержання заданого вихідного поля в довільній геометрії резонатора. Також установлено, що в області геометричних параметрів резонатора 1<G<2; 0,25<N<0,28 можлива заміна складного асферичного відбивача опуклим сферичним. Середньоквадратична міра розходження між фазовими функціями цих відбивачів не перевищує в цій області 10 %.
5. Розглянуто умови неспотвореної передачі пучків субміліметрового випромінювання в порожніх металевих прямокутних хвилеводах. Отримано строге вираження для визначення перетинів самозображення в загальному випадку, що дозволяє уточнити розташування перетинів, виходячи зі спектра мод, що поширюються по хвилеводу. Визначено додаткові синфазні перетини при неспотвореній передачі гаусових пучків субміліметрового випромінювання. Показано можливість практичної реалізації найближчого додаткового перетину самозображення гаусового пучка у випадку цілочисельного відношення поперечних розмірів хвилеводу при його довжині порядку збільшеного учетверо відношення квадрата розміру широкої стінки до довжини хвилі випромінювання ( ).
6. Запропоновано хвилевідний квазіоптичний резонатор прямокутного перетину, на виході якого формується квазіоднорідне поле. Формування поля в ньому засновано на методі Фур'є фільтрації заданого розподілу поля за допомогою поглинаючої або фазосдвигаючої масок на неоднорідному відбивачі резонатора. Показано, що фазосдвигаюча маска забезпечує краще розділення резонаторних мод по втратах, ніж поглинаюча.
Публікації автора:
Володенко А.В., Гурин О.В., Дегтярев А.В., Маслов В.А., Свич В.А., Топков А.Н. Передача субмиллиметрового излучения в полых сверхразмерных круглых волноводах // Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна. – 2004. – № 646, вып.2. – C.16–20.
Володенко А.В., Гурин О.В., Дегтярев А.В., Маслов В.А., Свич В.А., Топков А.Н. Формирование однородного поля в волноводном квазиоптическом резонаторе со сферическим выпуклым отражателем // Радиофизика и электроника. Cб. научных трудов. Харьков: Ин-т Радиофизики и электроники НАН Украины. – 2006. – Т.11, № 3. – С.348–352.
Результати дисертації додатково висвітлені в таких роботах:
Володенко О.В., Дегтярьов А.В., Маслов В.О., Свіч В.А. Передача субміліметрових лазерних пучків у порожнистих хвилеводах. // Матеріали Міжнародної наукової конференції “Каразінські природознавчі студії“. Харків, 14-16 червня 2004 р. – Харків, Україна, 2004. – С.156–158.
Volodenko A.V., Gurin O.V., Degtyarev A.V., Maslov V.A., Svich V.A., Topkov A.N., Ruban T.F. Propagation of submillimeter laser beams along hollow oversized waveguides. // Proceedings of 2nd International Conference on Advanced Optoelectronics and Lasers. Yalta, 12-17 September 2005. – Yalta, Crimea, Ukraine, 2005. – Vol.1. – P.210–217.
Volodenko A.V., Gurin O.V., Degtyarev A.V., Maslov V.A., Svich V.A., Topkov A.N. Formation of the uniform field in the waveguide quasi-optical resonator with the spherical convex reflector. // Proceedings of 8th International Conference on Laser and Fiber-Optical Networks Modeling. Kharkov, 29 June - 1 July 2006. – Kharkov, Ukraine, 2006. – Р.206–211.
Volodenko A.V., Gurin O.V., Degtyarev A.V., Maslov V.A., Svich V.A., Topkov A.N. Waveguide quasi-optical resonator with the spherical convex reflector for formation of the uniform output beam. // Proceedings of 6th International Kharkov Symposium on Physics and submillimeter waves and workshop on terehertz technologies. Kharkov 25-30 June 2007. – Kharkov, Ukraine, 2007. – P. 213-215.
