Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения
Показана возможность преобразования поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двухэлементной двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения. Найдены условия, при которых в автоколлимационном режиме и в режиме "ортогонального" отражени...
Збережено в:
Дата: | 2009 |
---|---|
Автор: | |
Формат: | Стаття |
Мова: | Russian |
Опубліковано: |
Радіоастрономічний інститут НАН України
2009
|
Теми: | |
Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8437 |
Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
Цитувати: | Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения / А.В. Грибовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2009. — Т. 14, № 1. — С. 58-65. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraineid |
irk-123456789-8437 |
---|---|
record_format |
dspace |
spelling |
irk-123456789-84372010-05-31T12:02:12Z Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения Грибовский, А.В. Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн Показана возможность преобразования поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двухэлементной двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения. Найдены условия, при которых в автоколлимационном режиме и в режиме "ортогонального" отражения возможно преобразование линейно поляризованных волн в волны с кроссовой или круговой поляризацией. Показано можливість перетворення поляризації при недзеркальному відбитті електромагнітних хвиль від двохелементної двовимірно періодичної решітки із закорочених хвилеводів прямокутного перерізу. Знайдено умови, за яких в автоколімаційному режимі та у режимі "ортогонального" відбиття можливе перетворення лінійно поляризованих хвиль у хвилі із кросовою або круговою поляризацією. Polarization transformation under the nonspecular reflection of electromagnetic waves from a two-element two-dimensional periodic grating of rectangular short-circuited waveguides is shown possible. The conditions for transformation of linearly polarized waves into those cross- or circular polarized in autocollimating and "rectangular" reflection modes are found. 2009 Article Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения / А.В. Грибовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2009. — Т. 14, № 1. — С. 58-65. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. 1027-9636 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8437 537.874.6 ru Радіоастрономічний інститут НАН України |
institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
collection |
DSpace DC |
language |
Russian |
topic |
Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн |
spellingShingle |
Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн Грибовский, А.В. Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
description |
Показана возможность преобразования поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двухэлементной двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения. Найдены условия, при которых в автоколлимационном режиме и в режиме "ортогонального" отражения возможно преобразование линейно поляризованных волн в волны с кроссовой или круговой поляризацией. |
format |
Article |
author |
Грибовский, А.В. |
author_facet |
Грибовский, А.В. |
author_sort |
Грибовский, А.В. |
title |
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
title_short |
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
title_full |
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
title_fullStr |
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
title_full_unstemmed |
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
title_sort |
преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения |
publisher |
Радіоастрономічний інститут НАН України |
publishDate |
2009 |
topic_facet |
Распространение, дифракция и рассеяние электромагнитных волн |
url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/8437 |
citation_txt |
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения / А.В. Грибовский // Радиофизика и радиоастрономия. — 2009. — Т. 14, № 1. — С. 58-65. — Бібліогр.: 13 назв. — рос. |
work_keys_str_mv |
AT gribovskijav preobrazovaniepolârizaciiprinezerkalʹnomotraženiiélektromagnitnyhvolnotdvumernoperiodičeskojrešetkiizzakoročennyhvolnovodovprâmougolʹnogosečeniâ |
first_indexed |
2025-07-02T11:06:46Z |
last_indexed |
2025-07-02T11:06:46Z |
_version_ |
1836533056111902720 |
fulltext |
Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1, с. 58-65
© А. В. Грибовский, 2009
УДК 537.874.6
Преобразование поляризации при незеркальном отражении
электромагнитных волн от двумерно периодической решетки
из закороченных волноводов прямоугольного сечения
А. В. Грибовский
Радиоастрономический институт НАН Украины,
ул. Краснознаменная, 4, г. Харьков, 61002, Украина
E-mail: grib@rian.ira.kharkov.ua
Статья поступила в редакцию 2 июня 2008 г.
Показана возможность преобразования поляризации при незеркальном отражении электро-
магнитных волн от двухэлементной двумерно периодической решетки из закороченных волново-
дов прямоугольного сечения. Найдены условия, при которых в автоколлимационном режиме
и в режиме “ортогонального” отражения возможно преобразование линейно поляризованных волн
в волны с кроссовой или круговой поляризацией.
Исследованию дифракционных свойств
периодических решеток посвящено большое
количество статей и монографий. Среди са-
мых значительных и полных исследований по
строгой теории дифракционных решеток сле-
дует указать монографию [1]. В ней рассмот-
рены задачи дифракции плоских волн на одно-
мерно-периодических решетках различного
типа. Следует также указать монографию [2],
где особое внимание уделено физическим яв-
лениям при дифракции плоских волн на одно-
мерно-периодических решетках в резонансной
области частот. В [3] проведен подробный
анализ решений краевых задач дифракции волн
на решетках в области комплексных значений
параметров. В этих работах, как и в большин-
стве работ, опубликованных другими авторами,
исследуются, как правило, одномерно-периоди-
ческие решетки. Большое внимание в [1-3],
а также в работах [4-7], было уделено режи-
му автоколлимации при дифракции плоских
волн на отражательных одномерно-периоди-
ческих решетках различного типа, а также
на одномерных решетках из конечного числа
элементов [8].
Режим незеркального отражения электро-
магнитных волн на решетках отражательного
типа, при котором часть электромагнитной
энергии отражается в направлении, не совпа-
дающем с направлением зеркального отраже-
ния, имеет важное практическое значение. Как
было отмечено в [2], использование отража-
тельных решеток волноводного типа в режи-
ме автоколлимации для конструирования раз-
личных приборов, например открытых резона-
торов, может дать существенный выигрыш,
по сравнению с решетками неволноводного
типа. Для отражательной решетки типа “гре-
бенка“ доказана возможность проявления эф-
фекта квазиполного незеркального отражения.
Как правило, исследование режима автокол-
лимации проводилось на структурах, которые
не изменяют поляризацию электромагнитного
поля, отраженного в обратном направлении.
В работе [9] показана возможность реализации
эффекта полного незеркального отражения при
дифракции плоских ТЕ- и ТМ-волн на модели
отражательной двумерно-периодической ре-
шетки из закороченных прямоугольных волно-
водов. Рассчитаны модули амплитуд и фазы
пространственных гармоник в автоколлимаци-
онном режиме в зависимости от длины зако-
роченных волноводов.
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической...
59Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
Преобразование поляризации электромаг-
нитных волн в режиме автоколлимации на
одномерно периодических решетках исследо-
вано в работах [10, 11]. В них рассмотрены
задачи дифракции Е и Н линейно поляризован-
ных волн на отражательных решетках, покры-
тых киральным слоем. Обнаружено проявле-
ние эффекта квазиполного автоколлимационно-
го кроссполяризационного преобразования волн
такими структурами. В работе [12] исследова-
ны поляризационные характеристики зеркаль-
ного электромагнитного поля, рассеянного на
отражательной двумерно периодической дву-
хэлементной решетке из закороченных вол-
новодов, длина которых изменяется. Показа-
на возможность преобразования линейно по-
ляризованной волны в волну с ортогональной
поляризацией или в волну с круговой поляри-
зацией правого или левого вращения вектора
электрического поля.
Преобразование поляризации электромаг-
нитных волн в режиме незеркального отраже-
ния двумерно периодическими отражательны-
ми решетками ранее не исследовалось. Такое
преобразование можно получить, например,
если использовать двумерно периодические
отражательные решетки, базовые ячейки ко-
торых являются трехмерными киральными
объектами. В этой связи возникает необходи-
мость исследования этого режима на двумер-
но периодических отражательных решетках,
являющихся наиболее близкими моделями
реальных объектов.
Базовая ячейка исследуемой решетки пред-
ставляет собой киральный элемент и содер-
жит два закороченных прямоугольных волно-
вода, широкие и узкие стенки которых взаим-
но ортогональны (рис. 1). Центры базовых
ячеек в общем случае располагаются в узлах
косоугольной сетки. Их положение определяет-
ся углом χ, который отсчитывается против
часовой стрелки от оси Ox до оси, проходящей
через начало декартовой системы координат и
центры базовых ячеек. Решетке с прямоуголь-
ной сеткой соответствует значение угла χ, рав-
ное 90 .° Размеры поперечных сечений волно-
водных каналов 1 1a b× и 2 2a b× выбраны из
условия распространения в них только основ-
ной 10TE -волны, где pa – размер волновода
вдоль оси Ox, а pb – размер волновода вдоль
оси Oy. Центры волноводных каналов на ба-
зовой ячейке имеют координаты , .p px y Вол-
новоды закорочены на разных расстояниях от
плоскости раскрыва решетки 1h и 2.h Размеры
базовой ячейки – 1d и 2.d
Изменение длины закороченных волно-
водов на фиксированной частоте приводит
к изменениям амплитудно-фазового распреде-
ления электромагнитного поля в плоскости рас-
крыва решетки, в результате чего изменяется
поляризация отраженного поля. Длина закоро-
ченных волноводов может изменяться, напри-
мер, p-i-n переключателями, помещенными
в поперечных сечениях волноводных каналов
между открытым концом волновода и перего-
родкой. Известно, что в активном состоянии
значение коэффициента отражения p-i-n диода
с высокой степенью точности совпадает со
значением коэффициента отражения от иде-
ально проводящей перегородки, а в выклю-
ченном состоянии отражение от него близко
к нулю. Поэтому для простоты можно рас-
сматривать решетку с управляемыми харак-
теристиками как экран из закороченных вол-
новодов переменной длины с перемещающи-
мися идеально проводящими перегородками.
Будем исследовать электромагнитное поле,
рассеянное отражательной решеткой, при про-
Рис. 1. Базовая ячейка двумерно периодической
решетки
А. В. Грибовский
60 Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
извольном падении на ее поверхность плоской
линейно поляризованной электромагнитной вол-
ны единичной амплитуды. Поперечную компо-
ненту электрического поля падающей волны
представим в виде суммы ТЕ- и ТМ-волн:
00 00(1) (2)
00 0 00( , , ) cos sin cos ,i z i zi
tE x y z e e− Γ − Γ= αψ + α θ ψ
0.z >
А поперечную компоненту электрического поля
отраженной волны представим в виде разло-
жения по полной системе ортонормированных
векторных пространственных ТЕ- и ТМ-гар-
моник:
(1) (1)( , , ) qsi zr
t qs qs
q s
E x y z b e
∞ ∞
Γ
=−∞ =−∞
= ψ +∑ ∑
(2) (2) ,qsi z
qs qs
q s
b e
∞ ∞
Γ
=−∞ =−∞
+ ψ∑ ∑ 0,z >
где (1)
qsb и (2)
qsb – неизвестные амплитуды про-
странственных ТЕ- и ТМ-гармоник соответ-
ственно. Зависимость от времени выбрана
в виде ,i te− ω а ортонормированные векторные
пространственные гармоники определяются
по формулам:
( ){ }( )
0
1expl
qs x y
r
i x y
S
ψ = κ + κ ×
κ
, 1
,
, 2
y x x y
x x y y
e e l
e e l
κ − κ =⎧ ⎫⎪ ⎪×⎨ ⎬κ + κ =⎪ ⎪⎩ ⎭
(1)
0 0
1
2sin sin ,x
qk
d
πκ = θ φ −
0 0
2 1
2 2sin cos ;
tgy
s qk
d d
π πκ = θ φ − +
χ
2 2 ;qs rkΓ = − κ 2 2 ;r x yκ = κ + κ 00 0cos ;kΓ = θ
0 1 2S d d= – площадь поперечного сечения вол-
новодной ячейки; 2 ;k = π λ ,x ye e – единич-
ные орты в декартовой системе координат xOy.
Углы 0θ и 0φ – углы падения плоской волны
в сферической системе координат. Угол поляри-
зации α определен в плоскости, в которой лежат
векторы iE и .iH Угол α отсчитывается про-
тив часовой стрелки от прямой, параллель-
ной плоскости xOy, до вектора .iE ТЕ-волне
соответствует значение угла 0 (180 ),α = ° °
ТМ-волне – 90 (270 ).α = ° °
Для нахождения неизвестных амплитуд
пространственных гармоник применен опера-
торный метод решения задач дифракции [13].
Система операторных уравнений и ее реше-
ние для модели исследуемой решетки приве-
дены в работе [12].
Режим незеркального отражения на перио-
дических решетках наступает тогда, когда
часть электромагнитной энергии или вся энер-
гия отражается в направлении, не совпадаю-
щем с зеркальным направлением отраженной
волны. Условие, при котором возможна реа-
лизация режима незеркального отражения
на двумерно периодической решетке, найдем,
используя соотношения для постоянных рас-
пространения пространственных гармоник (1).
Это условие имеет вид:
[ ]1
0 0 0
2
0 0 0
0 0
sin cos cos( ) ,
sin sin sin( )
cos cos( ) ,
tg
nr
nr
nr
d q
d
s
⎧ θ φ − φ + φ =⎪ λ⎪
⎡⎪⎪ θ φ − φ + φ +⎢⎨ λ ⎣⎪
⎪ ⎤φ − φ + φ+ =⎪ ⎥χ⎪ ⎦⎩
(2)
где 0 ,θ 0φ – углы падения первичной волны
в сферической системе координат; nrφ – угол,
на который отклонился отраженный луч от зер-
кального луча; ( , )q s – номер пространственной
гармоники незеркального луча. Выражение (2)
определяет связь между номером распростра-
няющейся пространственной гармоники ( , )q s
и углами ее распространения 0θ и 0 nrφ = φ + φ
в режиме незеркального отражения. Из выра-
жения (2) видно, что режимом незеркального
отражения можно управлять с помощью трех
независимых параметров решетки: двух перио-
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической...
61Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
дов – 1d λ и 2 ,d λ и способа размещения цен-
тров базовых ячеек – угла χ.
Из условия (2) могут быть получены два
других условия для частных случаев незер-
кального отражения на двумерно периодичес-
ких решетках:
режима автоколлимации ( )nrφ = π –
1
0 0
02
0 0
2 sin cos ,
cos2 sin sin ;
tg
d q
d s
⎧ θ φ =⎪ λ⎪
⎨ ⎡ ⎤φ⎪ θ φ + =⎢ ⎥⎪ λ χ⎣ ⎦⎩
режима “ортогонального” отражения
( 2)nrφ = ±π –
[ ]1
0 0 0
0 02
0 0 0
sin cos sin ,
cos sinsin sin cos .
d q
d s
tg
⎧ θ φ ± φ =⎪ λ⎪
⎨ ⎡ ⎤φ ± φ⎪ θ φ φ + =⎢ ⎥⎪ λ χ⎣ ⎦⎩
∓
(3)
Преобразование поляризации электромаг-
нитных волн в режиме незеркального отраже-
ния на исследуемой модели решетки можно
получить путем соответствующего выбора
длины и размеров поперечных сечений волно-
водных каналов, а также путем изменения
направления поляризации падающей волны.
Следует отметить, что в режиме незеркаль-
ного отражения, в отличие от режима авто-
коллимации, число распространяющихся про-
странственных гармоник может быть больше
двух. Поэтому полного преобразования интен-
сивности падающей волны в интенсивность
волны, отраженной в незеркальном направле-
нии, не происходит, поскольку размеры базо-
вой ячейки рассматриваемой решетки, при фик-
сированной длине волны падающего поля, ог-
раничены размерами широких стенок волно-
водных каналов и определяют количество рас-
пространяющихся гармоник.
Провести детальный численный анализ
эффекта незеркального отражения в рамках
настоящей статьи не представляется возмож-
ным. Поэтому приведем лишь некоторые дан-
ные, характеризующие работу исследуемой
модели решетки в автоколлимационном режи-
ме и в режиме “ортогонального” отражения.
На рис. 2 показаны зависимости интенсив-
ностей поперечных составляющих электричес-
кого поля для случая двух распространяющих-
ся пространственных гармоник с номерами
0,q = 0s = и 1,q = 0s = от длины второго
закороченного волновода в режиме автокол-
лимации, а на рис. 3 приведены зависимости
параметров Стокса волны, отраженной в об-
ратном направлении. Параметры решетки c
косоугольной сеткой и падающей плоской вол-
ны имеют следующие значения:
1 1 1 15 мм, 1 мм, 0.95 мм, 0,a b x y= = = =
2 2 2 21 мм, 5 мм, 2.9 мм, 0,a b x y= = = − =
1 2 18.513 мм, 7 мм, 9.5 мм,d d h= = =
0 08 мм, 70 , 30 ; 20 ; 20 .λ = χ = θ = φ = − α =
Из графиков на рис. 2 видно, что при данных
параметрах решетки и первичной волны не
происходит полного преобразования интенсив-
ности падающей волны в интенсивность волны,
отраженной в обратном направлении. Однако,
как это следует из рис. 3, волна, отраженная
в обратном направлении, при некоторых значе-
ниях длины второго волновода может иметь
круговую поляризацию с левым вращением век-
тора электрического поля 3( 1).S = −
Рис. 2. Зависимости интенсивностей поперечных
компонент электрического поля зеркальной 00(W )
и автоколлимационной 10(W ) волн от длины
второго волновода
А. В. Грибовский
62 Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
Величиной интенсивности автоколлима-
ционной волны можно управлять путем изме-
нения поляризации падающего поля. На рис. 4
показаны зависимости интенсивности зер-
кальной и автоколлимационной волн от угла
поляризации первичного поля α, а на рис. 5 –
зависимости параметров Стокса автоколли-
мационной гармоники от угла α. Из рисунков
следует, что при некоторых значениях углов
поляризации можно добиться полного преоб-
разования интенсивности падающего поля
в интенсивность поля, отраженного в обрат-
ном направлении. Однако поляризация авто-
коллимационной волны при этом будет близка
к линейной поляризации 3( 0).S ≈
На рис. 6 и рис. 7 приведены зависимости
интенсивностей поперечных компонент элект-
рического поля и параметров Стокса от длины
второго волновода для случая 70 .α = − ° В этом
случае параметр Стокса падающей волны
1 1.S ≈ − Остальные параметры – без измене-
ний. Видно, что при некоторых значениях дли-
ны второго волновода может быть получен
эффект полного преобразования интенсивнос-
ти падающей волны в интенсивность автокол-
лимационной волны. Кроме того, при опреде-
ленных значениях длины второго волновода
автоколлимационная волна может иметь по-
ляризацию, близкую к ортогональной поляри-
зации падающего поля 1( 1).S =
В режиме полного автоколлимационного
преобразования интенсивности падающего
Рис. 3. Зависимости параметров Стокса автокол-
лимационной волны от длины второго волновода
Рис. 4. Зависимости интенсивностей попереч-
ных компонент электрического поля зеркальной
00(W ) и автоколлимационной 10(W ) волн от угла
поляризации падающей волны α
Рис. 5. Зависимости параметров Стокса автокол-
лимационной волны от угла α
Рис. 6. Зависимости интенсивностей поперечных
компонент электрического поля зеркальной 00(W )
и автоколлимационной 10(W ) волн от длины
второго волновода для случая 70α = − °
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической...
63Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
поля исследовалась зависимость поляризации
автоколлимационной волны от параметра ки-
ральности базового элемента решетки (коор-
динат центра первого волновода). На рис. 8
приведены зависимости интенсивностей зер-
кальной и автоколлимационной волн, а также
параметров Стокса автоколлимационной вол-
ны от координаты 1.y Видно, что, изменяя
величину параметра киральности, можно уп-
равлять поляризацией автоколлимационной
волны, практически не изменяя ее интенсив-
ность. При этом изменяется не только поля-
ризация, но и направление вращения вектора
электрического поля (параметр Стокса 3S
меняет знак).
В заключение рассмотрим режим “ортого-
нального” отражения на решетке с косоуголь-
ной сеткой, при котором часть электромагнит-
ной энергии отражается в направлении, орто-
гональном направлению падения первичной
волны. Связь между номером распространя-
ющейся пространственной гармоники и угла-
ми ее распространения в режиме “ортогональ-
ного” отражения определяется условием (3).
На рис. 9 и рис. 10 представлены зависимости
интенсивностей поперечных компонент элект-
рического поля зеркальной волны и волны,
отраженной в ортогональном направлении, а
также параметров Стокса “ортогональной”
Рис. 7. Зависимости параметров Стокса автокол-
лимационной волны от длины второго волновода
для случая 70α = − °
Рис. 8. Зависимости интенсивностей поперечных
компонент электрического поля зеркальной 00(W )
и автоколлимационной 10(W ) волн и зависимости
параметров Стокса автоколлимационной волны
от координаты центра второго волновода
Рис. 9. Зависимости интенсивностей поперечных
компонент электрического поля зеркальной 00(W )
и “ортогональной” 0 1(W )− волн от длины второ-
го волновода
Рис. 10. Зависимости параметров Стокса “орто-
гональной” волны от длины второго волновода
А. В. Грибовский
64 Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
волны от длины второго волновода. Парамет-
ры решетки и падающей волны имели сле-
дующие значения:
1 1 1 15 мм, 1 мм, 0.95 мм, 0,a b x y= = = =
2 2 2 21 мм, 5 мм, 2.9 мм, 0,a b x y= = = − =
1 2 18.5 мм, 9.9 мм, 13.5 мм,d d h= = =
0 09 мм, 67 , 40 ; 45 ; 0.λ = χ = θ = φ = − α =
Параметры “ортогональной” волны имеют
значения: 40 ,θ = 45 .φ = Как было отме-
чено выше, в режиме “ортогонального” отраже-
ния на исследуемой модели решетки не удает-
ся получить эффективное преобразование ин-
тенсивности падающего поля в интенсивность
волны, отраженной в ортогональном направле-
нии, поскольку не удается получить режим с
двумя распространяющимися пространствен-
ными гармониками. При данных параметрах
число распространяющихся гармоник равно
трем: зеркальная волна с индексами 0,q =
0;s = “ортогональная” волна с индексами
0,q = 1s = − и волна с индексами 1,q = 0.s =
Из рисунков видно, что максимальное значе-
ние отношения интенсивности поперечных ком-
понент электрического поля “ортогональной”
волны к интенсивности зеркальной волны сос-
тавляет 0.6,≈ а поляризация “ортогональной”
волны близка к линейной поляризации 1( 1)S =
и совпадает с поляризацией падающего поля.
Достоверность численных результатов, по-
лученных в работе, контролировалась по точ-
ности выполнения закона сохранения энергии
при нахождении обобщенных матриц рассея-
ния ключевых задач дифракции, а также по
точности выполнения энергетического соотно-
шения 2 2 2
1 2 3 1.S S S+ + =
Проведенные исследования показывают,
что на основе двухэлементных двумерно пе-
риодических отражательных решеток из зако-
роченных волноводов прямоугольного сечения
путем включения в волноводные каналы уп-
равляющих электронных устройств возможно
создание нового класса преобразователей по-
ляризации и поляризационно-селективных филь-
тров с управляемыми характеристиками, ра-
ботающих в режиме незеркального отраже-
ния электромагнитных волн.
Литература
1. Шестопалов В. П., Литвиненко Л. Н., Масалов С. А.,
Сологуб В. Г. Дифракция волн на решетках. – Харь-
ков: Издательство Харьковского госуниверситета,
1973. – 287 с.
2. Шестопалов В. П., Кириленко А. А., Масалов С. А.,
Сиренко Ю. К. Резонансное рассеяние волн. Т. 1.
Дифракционные решетки. – Киев: Наук. думка,
1986. – 232 с.
3. Шестопалов В. П., Сиренко Ю. К. Динамическая
теория решеток. – Киев: Наук. думка, 1989. – 216 с.
4. Масалов С. А., Яковлев Э. А. Отражательные ха-
рактеристики эшелетта в поляризованном излуче-
нии для автоколлимационной установки // Оптика
и спектроскопия. – 1977. – Т. 43, №6. – С. 1129-1137.
5. Масалов С. А. Резонансное рассеяние света на эше-
летте в случае автоколлимации // Украинский физи-
ческий журнал. – 1977. – Т. 22, №9. – С. 1497-1501.
6. Масалов С. А., Сиренко Ю. К. Возбуждение отра-
жательных решеток плоской волной в режиме ав-
токоллимации // Изв. вузов. Радиофизика. – 1980. –
Т. 23, №4. – С. 479-487.
7. Кириленко А. А., Кусайкин А. П., Сиренко Ю. К.
Незеркальное отражение волн периодическими
дифракционными решетками: Препр. / ИРЭ АН
УССР; №212. – Харьков: 1983. – 33 с.
8. Просвирнин С. Л. Дифракция электромагнитных
волн на гребенке с ограниченным числом ламе-
лей // Доклады АН УССР. Серия А. – 1982. – № 2. –
С. 57- 61.
9. Грибовский А. В. Свойства отражательной решет-
ки из закороченных прямоугольных волноводов в
автоколлимационном режиме // Радиофизика и элек-
троника. – Харьков: Ин-т радиофизики и электрони-
ки НАН Украины. – 2003. – Т.8, №2. – С. 201-205.
10.Kusaykin O. P., Poyedynchuk A. Y. Electromagnetic-
wave diffraction by a chiral layer with a reflecting gra-
ting of dielectric-filled grooves // Microwave Opt. Tech.
Lett. – 2002. – Vol. 33, No. 6. – P. 462-465.
11.Кусайкин А. П., Мележик П. Н., Поединчук А. Е.
Эффект широкополосного квазиполного автокол-
лимационного кроссполяризационного преобра-
зования волн // Письма в ЖТФ. – 2005. – Т. 31,
вып. 9. – С. 43-49.
12. Грибовский А. В. Преобразование поляризации
электромагнитных волн отражательной решеткой
из закороченных волноводов прямоугольного се-
чения переменной длины // Радиофизика и радио-
астрономия. – 2007. – Т. 12, №1. – С. 55-60.
13. Литвиненко Л. Н., Просвирнин С. Л. Спектраль-
ные операторы рассеяния в задачах дифракции
волн на плоских экранах. – Киев: Наук. Думка,
1984. – 240 с.
Преобразование поляризации при незеркальном отражении электромагнитных волн от двумерно периодической...
65Радиофизика и радиоастрономия, 2009, т. 14, №1
Перетворення поляризації
при недзеркальному відбитті
електромагнітних хвиль
від двовимірно періодичної решітки
із закорочених хвилеводів
прямокутного перерізу
О. В. Грибовський
Показано можливість перетворення поля-
ризації при недзеркальному відбитті електро-
магнітних хвиль від двохелементної двовимі-
рно періодичної решітки із закорочених хвиле-
водів прямокутного перерізу. Знайдено умови,
за яких в автоколімаційному режимі та у ре-
жимі “ортогонального” відбиття можливе
перетворення лінійно поляризованих хвиль у
хвилі із кросовою або круговою поляризацією.
Polarization Transformation
under the Nonspecular Reflection
of Electromagnetic Waves
from a Two-Dimensional Periodic Grating
of Rectangular Short-Circuited
Waveguides
A. V. Gribovsky
Polarization transformation under the non-
specular reflection of electromagnetic waves
from a two-element two-dimensional periodic
grating of rectangular short-circuited
waveguides is shown possible. The conditions
for transformation of linearly polarized waves
into those cross- or circular polarized in auto-
collimating and “rectangular” reflection modes
are found.
|