Режим автоколлимации при отражении трехмерного гауссова пучка от двумерно-периодической решетки из закороченных прямоугольных волноводов - Грибовский, А.В.; Елисеев, О.А. (Радіофізика та електроніка, 2013)
При создании современных спектральных приборов используются, главным образом, отражательные дифракционные решетки, работающие в автоколлимационном режиме. Использование отражательных решеток волноводного типа в режиме автоколлимации для конструирования различных приборов может дать существенный выигрыш по сравнению с решетками не волноводного типа. Исследования рассеивания гауссовых волновых пучков на двумерно-периодических решетках в режиме автоколлимации ранее не проводились. Исследуя характеристики рассеяния электромагнитного поля при падении трехмерного гауссова волнового пучка на двумерно-периодическую структуру необходимо определить углы, под которыми распространяется незеркальный пучок. Для построения энергетических зависимостей пучка, диаграмм направленностей (ДН) в дальней зоне требуется новый алгоритм, отличающийся от того, который используется при анализе энергетических свойств зеркального пучка. Исследован режим автоколлимации при отражении трехмерного гауссова волнового пучка от двумерно-периодической решетки из закороченных волноводов прямоугольного сечения. Представлены результаты для случаев падения p- и s-поляризованного пучка кругового сечения на решетку с прямоугольной сеткой. Рассчитаны зависимости коэффициентов отражения по мощности от длины закороченных волноводов для зеркального и незеркального пучка. Исследованы зависимости формы ДН отраженных пучков в дальней зоне от параметров решетки и падающего пучка. Рассчитаны трехмерные ДН по мощности зеркального и незеркального пучков в дальней зоне. Дано физическое объяснение эффектов перераспределения энергии между зеркальным и незеркальным пучком. Установлен эффект расщепления ДН отраженного пучка. Впервые получены энергетические характеристики и трехмерные ДН в дальней зоне для незеркального пучка. Анализ полученных результатов дает возможность определить, при каких параметрах падающего пучка и отражательной решетки возможна аппроксимация падающего поля пучка полем плоской волны. При створенні сучасних спектральних приладів використовуються, головним чином, відбивні дифракційні ґратки, що працюють в режимі автоколімації. Використання відбивних ґраток хвилеводного типу в режимі автоколімації для конструювання різних приладів має суттєву перевагу в порівнянні з ґратками нехвилеводного типу. Дослідження розсіювання гауссових хвильових пучків на двовимірно-періодичних ґратках в режимі автоколімації раніше не проводилися. Досліджуючи характеристики розсіяння електромагнітного поля при падінні тривимірного гауссова хвильового пучка на двовимірно-періодичну структуру необхідно визначити кути, під якими поширюється недзеркальний пучок. Для побудови енергетичних залежностей пучка, діаграм направленностей (ДН) в далекій зоні потрібен новий алгоритм, що відрізняється від того, який використовується при аналізі енергетичних властивостей дзеркального пучка. Досліджено режим автоколімації при відображенні тривимірного гауссова хвильового пучка від двовимірно-періодичних ґраток із закорочених хвилеводів прямокутного перерізу. Подано результати для випадків падіння p- і s-поляризованого пучка кругового перерізу на ґратки з прямокутною сіткою. Розраховано залежності коефіцієнтів відображення по потужності від довжини закорочених хвилеводів для дзеркального й недзеркального пучків. Досліджено залежності форми ДН відбитих пучків в далекій зоні від параметрів ґратки й пучка, що падає. Розраховано тривимірні ДН по потужності дзеркального і недзеркального пучків в далекій зоні. Дано фізичне пояснення ефектів перерозподілу енергії між дзеркальним і недзеркальним пучком. Встановлено ефект розщеплювання ДН відбитого пучка. Уперше отримано енергетичні характеристики і тривимірні ДН в далекій зоні для недзеркального пучка. Аналіз отриманих результатів дає можливість визначити, при яких параметрах падаючого пучка і відбивної ґратки можлива апроксимація поля пучка, що падає, полем плоскої хвилі. While making the up-to-date spectroscopic instrumentations, mainly the reflective diffraction arrays operating in the autocollimation mode are used. The use of reflective arrays of waveguide type in autocollimation mode for designing various devices can give an essential advantage, in comparison with arrays of not waveguide type. Examinations of dispersion of Gaussian wave beams on two-dimensional-periodic array in an auto-collimation mode have not been conducted before. Exploring performances of dispersion of an electromagnetic field at slope of 3D Gaussian wave beam on 2D-periodic structure it is necessary to determine the angles under which not specular beam is spread. To construct energy dependences of a beam, farfield pattern the new algorithm is required, which differs from the algorithm used during the analysis of energy properties of a specular beam. The autocollimation mode is explored at reflection of three-dimensional Gaussian wave beam on 2D-periodic array from the short-circuited wave guides of rectangular section. Effects for slope cases p- and s-polarized beam of circular section on an array with a rectangular end are presented. The dependences of power reflectivities on the length of the short-circuited wave guides for specular and not specular beams are calculated. The dependences of pattern shape of reflected beams in far zone on parameters of an array and an incident beam are explored. The 3D patterns on power of specular and not specular beams in far zone are calculated. The physical explanation of effects of redistribution of energy between a specular and not specular beam is offered. The effect of pattern split of a reflected beam is established. For the first time energy performances and 3D patterns in far zone for not specular beam are gained. The analysis of the gained effects allows to determine at what parameters of an incident beam and a reflective array approximation of an incident field of a beam by a plane wave field is possible.