Сравнительная оценка методов расчета открытых диэлектрических волноводов

Г. С. Малышев; Ю. В. Раевская; А. А. Титаренко

Сравнительная оценка методов расчета открытых диэлектрических волноводов

Г. С. Малышев¹, Ю. В. Раевская², А. А. Титаренко³

научная статья УДК 621.396 Страницы: 67-76

¹ инженер, АО «ОКБМ Африкантов» (г. Нижний Новгород)
² к.т.н., доцент, кафедра «Физика и техника оптической связи», Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева
³ д.т.н., доцент, кафедра «Физика и техника оптической связи», Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева; зам. гл. конструктора по оборонной тематике, ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова»

Ключевые слова: открытый диэлектрический волновод спектральный метод метод частичных областей

Аннотация

Проведено сравнение различных методов расчета дисперсионных характеристик открытых диэлектрических волноводов. Основное внимание уделено спектральному методу, использующему автономное разложение компонент поля, и модифицированному методу частичных областей, приводящему к дисперсионному уравнению в виде равного нулю определителя второго порядка и позволяющему избежать вычисления плохо обусловленных матриц.

Для цитирования

Малышев Г.С., Раевская Ю.В., Титаренко А.А. Сравнительная оценка методов расчета открытых диэлектрических волноводов // Антенны. 2017. № 7. С. 67–76.

Список источников

Иларионов Ю.А., Раевский А.С., Раевский С.Б., Седаков А.Ю. Устройства СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета. Алгоритмы. Технологии изготовления. М.: Радиотехника. 2013.
Седаков А.Ю. Антенны и функциональные узлы СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета и технология изготовления. М.: Радиотехника. 2011.
Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. М.: Мир. 1980.
Гончаренко А.М., Редько В.П. Введение в геометрическую оптику. Минск: Наука и техника. 1975.
Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука. 1980.
Goell J.E. A circular-harmonic computer analysis of rectangular dielectric waveguides // Bell Syst. Tech. 1969. № 48. P. 2133–2160.
Schlosser W., Unger H.G. Partially filled waveguides and surface waveguides of rectangular cross-section // Academic Press. 1966. V. 1. P. 319–329.
Лав Дж., Снайдер А. Теория оптических волноводов. М.: Радио и связь. 1987.
Раевский С.Б. Математические методы прикладной электродинамики. М.: Радиотехника. 2007.
Клеев А.И., Маненков А.Б., Рожнев А.Г. Численные методы расчета диэлектрических волноводов (волоконных световодов): частные методы // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. № 5. С. 769–788.
Маненков А.Б., Рожнев А.Г. Расчет диэлектрических волноводов вблизи критических частот // Радиотехника и электроника. 1997. Т. 42. № 7. С. 785–792.
Сотская Л.И., Сотский А.Б. Метод интегрального уравнения в теории слабонаправляющих неоднородных оптических волноводов // Журнал теоретической физики. 2002. Т. 72. № 12. С. 1–8.
Сегерлинд Л. Применение методов конечных элементов. М.: Мир. 1979.
Mabaya N., Lagasse P.E., Vandenbulcke P. Finite element analysis of optical waveguides // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1981. V. 29. № 6. P .600–605.
Клеев А.И., Маненков А.Б., Рожнев А.Г. Численные методы расчета диэлектрических волноводов (волоконных световодов): универсальные методики // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. № 11. С. 1938–1968.
Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир. 1975.
Раевский С.Б., Титаренко А.А. Решение внешней краевой задачи о распространении электромагнитных волн в направляющей диэлектрической структуре произвольного поперечного сечения // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2009. Т. 49. № 12. С. 2201–2213.
Неганов В.А., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Линейная макроскопическая электродинамика. Т. 1. М.: Радио и связь. 2000.
Раевский С.Б., Смирнов А.А., Шишков Г.И. Распространение электромагнитных волн в периодически неоднородных средах // Антенны. 2005. № 5. С. 64–72.
Раевский С.Б., Смирнов А.А., Шишков Г.И. Распространение Е- и Н-волн в периодически неоднородных средах // Антенны. 2006. № 5. С. 73–77.
Раевский С.Б., Титаренко А.А. Метод электродинамического расчета прямоугольных закрытых волноводов с произвольным диэлектрическим заполнением // Антенны. 2007. № 2. С. 4–11.
Беланов А.С., Дианов Е.М., Кривенков В.И. Дисперсия в волноводах со сложным профилем показателя преломления // ДАН. 1999. Т. 364. № 1. С. 37-41.
Раевский С.Б., Титаренко А.А. Расчет открытых продольно-регулярных диэлектрических волноводов с произвольным поперечно-неоднородным сечением // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 58. № 11. С. 1285–1299.
Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука. 1979.

[1] Иларионов Ю.А., Раевский А.С., Раевский С.Б., Седаков А.Ю. Устройства СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета. Алгоритмы. Технологии изготовления. М.: Радиотехника. 2013.

[2] Седаков А.Ю. Антенны и функциональные узлы СВЧ- и КВЧ-диапазонов. Методы расчета и технология изготовления. М.: Радиотехника. 2011.

[3] Унгер Х.Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. М.: Мир. 1980.

[4] Гончаренко А.М., Редько В.П. Введение в геометрическую оптику. Минск: Наука и техника. 1975.

[5] Кравцов Ю.А., Орлов Ю.И. Геометрическая оптика неоднородных сред. М.: Наука. 1980.

[6] Goell J.E. A circular-harmonic computer analysis of rectangular dielectric waveguides // Bell Syst. Tech. 1969. № 48. P. 2133–2160.

[7] Schlosser W., Unger H.G. Partially filled waveguides and surface waveguides of rectangular cross-section // Academic Press. 1966. V. 1. P. 319–329.

[8] Лав Дж., Снайдер А. Теория оптических волноводов. М.: Радио и связь. 1987.

[9] Раевский С.Б. Математические методы прикладной электродинамики. М.: Радиотехника. 2007.

[10] Клеев А.И., Маненков А.Б., Рожнев А.Г. Численные методы расчета диэлектрических волноводов (волоконных световодов): частные методы // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. № 5. С. 769–788.

[11] Маненков А.Б., Рожнев А.Г. Расчет диэлектрических волноводов вблизи критических частот // Радиотехника и электроника. 1997. Т. 42. № 7. С. 785–792.

[12] Сотская Л.И., Сотский А.Б. Метод интегрального уравнения в теории слабонаправляющих неоднородных оптических волноводов // Журнал теоретической физики. 2002. Т. 72. № 12. С. 1–8.

[13] Сегерлинд Л. Применение методов конечных элементов. М.: Мир. 1979.

[14] Mabaya N., Lagasse P.E., Vandenbulcke P. Finite element analysis of optical waveguides // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1981. V. 29. № 6. P .600–605.

[15] Клеев А.И., Маненков А.Б., Рожнев А.Г. Численные методы расчета диэлектрических волноводов (волоконных световодов): универсальные методики // Радиотехника и электроника. 1993. Т. 38. № 11. С. 1938–1968.

[16] Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир. 1975.

[17] Раевский С.Б., Титаренко А.А. Решение внешней краевой задачи о распространении электромагнитных волн в направляющей диэлектрической структуре произвольного поперечного сечения // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2009. Т. 49. № 12. С. 2201–2213.

[18] Неганов В.А., Раевский С.Б., Яровой Г.П. Линейная макроскопическая электродинамика. Т. 1. М.: Радио и связь. 2000.

[19] Раевский С.Б., Смирнов А.А., Шишков Г.И. Распространение электромагнитных волн в периодически неоднородных средах // Антенны. 2005. № 5. С. 64–72.

[20] Раевский С.Б., Смирнов А.А., Шишков Г.И. Распространение Е- и Н-волн в периодически неоднородных средах // Антенны. 2006. № 5. С. 73–77.

[21] Раевский С.Б., Титаренко А.А. Метод электродинамического расчета прямоугольных закрытых волноводов с произвольным диэлектрическим заполнением // Антенны. 2007. № 2. С. 4–11.

[22] Беланов А.С., Дианов Е.М., Кривенков В.И. Дисперсия в волноводах со сложным профилем показателя преломления // ДАН. 1999. Т. 364. № 1. С. 37-41.

[23] Раевский С.Б., Титаренко А.А. Расчет открытых продольно-регулярных диэлектрических волноводов с произвольным поперечно-неоднородным сечением // Радиотехника и электроника. 2009. Т. 58. № 11. С. 1285–1299.

[24] Абрамовиц М., Стиган И. Справочник по специальным функциям. М.: Наука. 1979.

Аннотация

Для цитирования

Похожие статьи