350 руб
Журнал «Антенны» №3 за 2015 г.
Статья в номере:
Высокоэффективная фокусировка субмиллиметрового излучения посредством плоских отражательных дифракционных элементов на основе сложных метаповерхностей
Ключевые слова: частотно-избирательная поверхность метаповерхность дифракционный оптический элемент компьютерная голография субмиллиметровые волны
Авторы:
С. А. Кузнецов - науч. сотрудник, Аналитико-технологический инновационный центр «Высокие технологии и новые материалы», Новосибирский государственный университет; вед. инженер Института ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН и филиала Института физики полупроводников СО РАН «КТИПМ» E-mail: SAKuznetsov@nsm.nsu.ru М. A. Астафьев - аспирант, Новосибирский государственный университет; лаборант-исследователь, Аналитико-технологи¬ческий инновационный центр «Высокие технологии и новые материалы», Новосибирский государственный университет Е. A. Лоншаков - инженер, Аналитико-технологический инновационный центр «Высокие технологии и новые материалы», Новосибирский государственный университет А. В. Аржанников - д.ф.-м.н., профессор, заведующий Аналитико-технологическим инновационным центром «Высокие тех-нологии и новые материалы», Новосибирский государственный университет; гл. науч. сотрудник, Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН E-mail: A.V.Arzhannikov@inp.nsk.su
Аннотация:
Предложен и экспериментально исследован метод отражательной фокусировки субмиллиметрового излучения посредством плоских непрофилированных дифракционных квазиоптических элементов на основе метаповерхностей с изменяемой геометрией элементарных ячеек, созданных микроструктурированием металлического покрытия на поверхности тонкой несущей ди-электрической подложки с обратной металлизацией. Для достижения непрерывной вариации фазы отражения в диапазоне от 0 до 360 в метаповерхностях применен плавный топологический морфинг составляющих их субволновых металлических элементов от микрополосков квадратной формы к резонаторам в форме расщепленных колец, в то время как для синтеза поверхностного распределения фазы при фокусировке в произвольно сложную область использована техника компьютерной голографии. Для оптимизированных на частоту излучения 0,35 ТГц метаповерхностей с толщиной подложки 0,19 мм и шагом расположения элементарных ячеек 0,286...0,286 мм продемонстрирована качественная фокусировка гауссовских пучков в одну точку и четыре точки при величине дифракционной эффективности около 75%.
Страницы: 54-62
Список источников

 

  1. Munk B. Frequency selective surfaces: Theory and design. NY: Wiley. 2000.
  2. Касьянов А.О., Обуховец В.А. Частотно-избирательные поверхности. Основныеобластиприменения // Антенны.2005. № 9. C. 4-12.
  3. Holloway C.L. et al. An overview of the theory and applications of metasurfaces: The two-dimensional equivalents of metamaterials // IEEE Antennas Propag. Mag. 2012. V. 54. № 2. P. 10-35.
  4. Balanis C.A. Modern antenna handbook. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. 2008.
  5. Huang J., Encinar J.A. Reflectarray antennas. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons. 2008.
  6. Shaker J., Reza Ch.M., Ethier J. Reflectarray antennas: Analysis, design, fabrication, and measurement. Boston: Artech House. 2013.
  7. Gerchberg R.W., Saxton W.O. A practical algorithm for the determination of the phase from image and diffraction plane pictures // Optik. 1972. V. 35. P. 237-242.
  8. Soifer V., Kotlyar V., Doskolovich L. Iterative methods for diffractive optical elements computation. London: Taylor & Francis. 1997.
  9. Сойфер В.А. Методы компьютерной оптики. М.: ФИЗМАТЛИТ. 2003.
  10. Ведерников В.М., Дутов П.М., Кокарев А.И. и др. Дифракционные элементы для лазера на свободных электронах // Автометрия. 2010. Т. 46. № 4. С. 365-375.
  11. Агафонов А.Н., Володкин Б.О., Кавеев А.К. и др. Кремниевые дифракционные оптические элементы для мощного монохроматического терагерцового излучения // Автометрия. 2013. Т. 49. № 2. С. 98-105.
  12. High frequency structure simulator. ANSYS Corporation. URL: http://www.ansys.com/
  13. Курушин А.А. Использование каналов Флоке для моделирования периодической наноструктуры // Журнал радиоэлектроники. 2010.№ 11. С. 1-22.
  14. Navarro-Cía M., Kuznetsov S.A., Aznabet M. et. al. Route for bulk millimeter wave and terahertz metamaterial design // IEEE J. Quant. Electron.2011. V. 47. № 3. P. 375-385.
  15. Кузнецов С.А., Астафьев М.А., Лазорский П.А. и др. Спектральные измерения диэлектрических свойств полипропиленовых плёнок в субтерагерцовом диапазоне частот // Вестник НГУ. СерияФизика. 2014. Т. 9. Вып. 4. (впечати)
  16. Beruete M., Sorolla M., Marque´s R. et al. Resonance and cross-polarization effects in conventional and complementary split ring resonator periodic screens // Electromagnetics. 2006. V. 26. P. 247-260.