FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES
PACS number: 41.20.–qPurpose: studies of electrodynamics properties of Fabry–Perot resonator formed by two parallel perfectly conducting screens of finite thickness with rectangular holes while its exciting by a plane wave.Design: operator method of diffraction problems solving based on the method o...
Збережено в:
| Дата: | 2016 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Видавничий дім «Академперіодика»
2016
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1234 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Radio physics and radio astronomy |
Репозитарії
Radio physics and radio astronomy| id |
rpra-journalorgua-article-1234 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Radio physics and radio astronomy |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2017-06-26T13:12:16Z |
| collection |
OJS |
| language |
Russian |
| topic |
two-dimensional periodic screen rectangular waveguide Fabry–Perot resonator reflection coefficient ultraboundary waveguide |
| spellingShingle |
two-dimensional periodic screen rectangular waveguide Fabry–Perot resonator reflection coefficient ultraboundary waveguide Gribovsky, A. V. Kuzmichev, I. K. FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES |
| topic_facet |
two-dimensional periodic screen rectangular waveguide Fabry–Perot resonator reflection coefficient ultraboundary waveguide двумерно-периодический экран прямоугольный волновод резонатор Фабри–Перо коэффициент отражения запредельный волновод двовимірно-періодичний екран прямокутний хвилевід резонатор Фабрі–Перо коефіцієнт відбиття позамежний хвилевід |
| format |
Article |
| author |
Gribovsky, A. V. Kuzmichev, I. K. |
| author_facet |
Gribovsky, A. V. Kuzmichev, I. K. |
| author_sort |
Gribovsky, A. V. |
| title |
FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES |
| title_short |
FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES |
| title_full |
FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES |
| title_fullStr |
FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES |
| title_full_unstemmed |
FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES |
| title_sort |
fabry–perot resonator formed by two screens with rectangular holes |
| title_alt |
РЕЗОНАТОР ФАБРИ–ПЕРО, ОБРАЗОВАННЫЙ ДВУМЯ ЭКРАНАМИ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ РЕЗОНАТОР ФАБРІ–ПЕРО, УТВОРЕНИЙ ДВОМА ЕКРАНАМИ З ПРЯМОКУТНИМИ ОТВОРАМИ |
| description |
PACS number: 41.20.–qPurpose: studies of electrodynamics properties of Fabry–Perot resonator formed by two parallel perfectly conducting screens of finite thickness with rectangular holes while its exciting by a plane wave.Design: operator method of diffraction problems solving based on the method of partial areas and the method of generalized scattering matrixes.Findings: The numerical modeling showed that module of the coefficient of plane wave reflection from the resonator is equal to zero at a fixed wavelength being prohibitive for segments of rectangular waveguides made in both screens. Here, a strong localization of electromagnetic field in the resonator volume is observed. Studying the frequencyselective properties of each screen individually it has been determined that there are no resonances of electromagnetic wave total transmission below the cut-off frequency of rectangular waveguides. It is found that with replacing one of the Fabry–Perot resonator mirrors by a solid metal plane, the amplitude of a plane wave in the resonator can increase by almost an order of magnitude as against the exciting field amplitude.Conclusions: Unique electrodynamic properties of the considered structure can find application in devices for amplifying or generating electromagnetic waves in millimeter and submillimeter bands, as well as in measuring electrical properties of composite materials with large losses.Key words: two-dimensional periodic screen, rectangular waveguide, Fabry–Perot resonator, reflection coefficient, ultraboundary waveguideManuscript submitted 11.11.2015Radio phys. radio astron. 2016, 21(1): 58-64REFERENCES1. EULER, M. and FUSCO, V., 2010. Frequency Selective Surface Using Nested Split Ring Slot Elements as a Lens with Mechanically Reconfigurable Beam Steering Capability. IEEE Trans. Antennas Propag. vol. 58, no. 10, pp. 3417–3421. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2055814 2. AZEMI, S. N., GHORBANI, K. and ROWE, W. S. T., 2012. 3D Frequency Selective Surfaces. Prog. Electromagn. Res. C. vol. 29, pp. 191–203. DOI: 10.2528/PIREC12033006 3. BANKOV, S. E., DUPLENKOVA, M. D. and FROLOVA, E. V., 2013. Eigenmodes of resonator on the basis of an electromagnetic crystal. Zhurnal Radioelektroniki. no. 7, pp. 1–27 (in Russian). 4. ZIRAN WU, WEI-REN NG, MICHAEL E. GEHM and HAO XIN., 2011. Terahertz electromagnetic crystal waveguide fabricated by polymer jetting rapid prototyping. Opt. Express. vol. 19, no. 5, pp. 3962–3972. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.19.003962 5. ANTONENKO, J. V. and GRIBOVSKY, A. V., 2012. Polarization and Frequency-Selective Properties of a Double Screen of Finite Thickness with Coaxial-Sector Aperture. Radio Phys. Radio Astron. vol. 17, no. 3, pp. 276–281 (in Russian). 6. GRIBOVSKY, A. V., LYTVYNENKO, L. M. and PROSVIRNIN,S. L., 2000. Diffraction of Electromagnetic Waves on a Multi-Layer Structure of Metal Screens with Rectangular Holes. Radio Phys. Radio Astron. vol. 5, no. 2, pp. 166–170 (in Russian). 7. PEROV, A. O., KIRILENKO, A. A., DERKACH, V. N. and SALOGUB, A. N., 2015. System of two screens with the circular beyond the limits openings as the quasi-optical polarizer. Radiofizika i Elektronika. vol. 6(20), no. 3, pp. 3–10 (in Russian). 8. LITVINENKO, L. N. and PROSVIRNIN, S. L., 1984. Spectral operators of dispersion in the tasks of diffraction of waves on flat screens. Kyiv: Naukova dumka (in Russian). 9. GRIBOVSKY, A. V., PROSVIRNIN, S. L. and REZNIK I. I., 1997. Reflecting Phased Array Antenna Consisting of Rectangular Waveguides of Finite Depth. Radio Phys. Radio Astron. vol. 2, no. 1, pp. 52–60 (in Russian). |
| publisher |
Видавничий дім «Академперіодика» |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1234 |
| work_keys_str_mv |
AT gribovskyav fabryperotresonatorformedbytwoscreenswithrectangularholes AT kuzmichevik fabryperotresonatorformedbytwoscreenswithrectangularholes AT gribovskyav rezonatorfabriperoobrazovannyjdvumâékranamisprâmougolʹnymiotverstiâmi AT kuzmichevik rezonatorfabriperoobrazovannyjdvumâékranamisprâmougolʹnymiotverstiâmi AT gribovskyav rezonatorfabríperoutvorenijdvomaekranamizprâmokutnimiotvorami AT kuzmichevik rezonatorfabríperoutvorenijdvomaekranamizprâmokutnimiotvorami |
| first_indexed |
2025-12-02T15:36:32Z |
| last_indexed |
2025-12-02T15:36:32Z |
| _version_ |
1850763751856275456 |
| spelling |
rpra-journalorgua-article-12342017-06-26T13:12:16Z FABRY–PEROT RESONATOR FORMED BY TWO SCREENS WITH RECTANGULAR HOLES РЕЗОНАТОР ФАБРИ–ПЕРО, ОБРАЗОВАННЫЙ ДВУМЯ ЭКРАНАМИ С ПРЯМОУГОЛЬНЫМИ ОТВЕРСТИЯМИ РЕЗОНАТОР ФАБРІ–ПЕРО, УТВОРЕНИЙ ДВОМА ЕКРАНАМИ З ПРЯМОКУТНИМИ ОТВОРАМИ Gribovsky, A. V. Kuzmichev, I. K. two-dimensional periodic screen; rectangular waveguide; Fabry–Perot resonator; reflection coefficient; ultraboundary waveguide двумерно-периодический экран; прямоугольный волновод; резонатор Фабри–Перо; коэффициент отражения; запредельный волновод двовимірно-періодичний екран; прямокутний хвилевід; резонатор Фабрі–Перо; коефіцієнт відбиття; позамежний хвилевід PACS number: 41.20.–qPurpose: studies of electrodynamics properties of Fabry–Perot resonator formed by two parallel perfectly conducting screens of finite thickness with rectangular holes while its exciting by a plane wave.Design: operator method of diffraction problems solving based on the method of partial areas and the method of generalized scattering matrixes.Findings: The numerical modeling showed that module of the coefficient of plane wave reflection from the resonator is equal to zero at a fixed wavelength being prohibitive for segments of rectangular waveguides made in both screens. Here, a strong localization of electromagnetic field in the resonator volume is observed. Studying the frequencyselective properties of each screen individually it has been determined that there are no resonances of electromagnetic wave total transmission below the cut-off frequency of rectangular waveguides. It is found that with replacing one of the Fabry–Perot resonator mirrors by a solid metal plane, the amplitude of a plane wave in the resonator can increase by almost an order of magnitude as against the exciting field amplitude.Conclusions: Unique electrodynamic properties of the considered structure can find application in devices for amplifying or generating electromagnetic waves in millimeter and submillimeter bands, as well as in measuring electrical properties of composite materials with large losses.Key words: two-dimensional periodic screen, rectangular waveguide, Fabry–Perot resonator, reflection coefficient, ultraboundary waveguideManuscript submitted 11.11.2015Radio phys. radio astron. 2016, 21(1): 58-64REFERENCES1. EULER, M. and FUSCO, V., 2010. Frequency Selective Surface Using Nested Split Ring Slot Elements as a Lens with Mechanically Reconfigurable Beam Steering Capability. IEEE Trans. Antennas Propag. vol. 58, no. 10, pp. 3417–3421. DOI: https://doi.org/10.1109/TAP.2010.2055814 2. AZEMI, S. N., GHORBANI, K. and ROWE, W. S. T., 2012. 3D Frequency Selective Surfaces. Prog. Electromagn. Res. C. vol. 29, pp. 191–203. DOI: 10.2528/PIREC12033006 3. BANKOV, S. E., DUPLENKOVA, M. D. and FROLOVA, E. V., 2013. Eigenmodes of resonator on the basis of an electromagnetic crystal. Zhurnal Radioelektroniki. no. 7, pp. 1–27 (in Russian). 4. ZIRAN WU, WEI-REN NG, MICHAEL E. GEHM and HAO XIN., 2011. Terahertz electromagnetic crystal waveguide fabricated by polymer jetting rapid prototyping. Opt. Express. vol. 19, no. 5, pp. 3962–3972. DOI: https://doi.org/10.1364/OE.19.003962 5. ANTONENKO, J. V. and GRIBOVSKY, A. V., 2012. Polarization and Frequency-Selective Properties of a Double Screen of Finite Thickness with Coaxial-Sector Aperture. Radio Phys. Radio Astron. vol. 17, no. 3, pp. 276–281 (in Russian). 6. GRIBOVSKY, A. V., LYTVYNENKO, L. M. and PROSVIRNIN,S. L., 2000. Diffraction of Electromagnetic Waves on a Multi-Layer Structure of Metal Screens with Rectangular Holes. Radio Phys. Radio Astron. vol. 5, no. 2, pp. 166–170 (in Russian). 7. PEROV, A. O., KIRILENKO, A. A., DERKACH, V. N. and SALOGUB, A. N., 2015. System of two screens with the circular beyond the limits openings as the quasi-optical polarizer. Radiofizika i Elektronika. vol. 6(20), no. 3, pp. 3–10 (in Russian). 8. LITVINENKO, L. N. and PROSVIRNIN, S. L., 1984. Spectral operators of dispersion in the tasks of diffraction of waves on flat screens. Kyiv: Naukova dumka (in Russian). 9. GRIBOVSKY, A. V., PROSVIRNIN, S. L. and REZNIK I. I., 1997. Reflecting Phased Array Antenna Consisting of Rectangular Waveguides of Finite Depth. Radio Phys. Radio Astron. vol. 2, no. 1, pp. 52–60 (in Russian). УДК 621.396PACS number: 41.20.–qЦель работы: исследование электродинамических свойств резонатора Фабри–Перо, образованного двумя параллельными идеально проводящими экранами конечной толщины с прямоугольными отверстиями, при его возбуждении плоской волной.Методы исследования: операторный метод решения задач дифракции, основанный на методе частичных областей и методе обобщенных матриц рассеяния.Результаты работы: В результате проведенного численного моделирования показано, что модуль коэффициента отражения плоской волны от резонатора равен нулю на фиксированной длине волны, являющейся запредельной для отрезков прямоугольных волноводов, выполненных в обоих экранах. При этом наблюдается сильная локализация электромагнитного поля в объеме резонатора. При исследовании частотно-селективных свойств каждого из экранов в отдельности установлено, что в них отсутствуют резонансы полного прохождения электромагнитной волны на частотах ниже частоты отсечки прямоугольных волноводов. Установлено, что при замене одного из зеркал резонатора Фабри–Перо сплошной металлической плоскостью амплитуда плоской волны в резонаторе может возрастать почти на порядок относительно амплитуды возбуждающего поля.Заключение: Уникальные электродинамические свойства рассмотренной структуры могут найти применение в устройствах для усиления или генерации электромагнитных волн в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах, а также для измерения электрофизических свойств композиционных материалов с большими потерями.Ключевые слова: двумерно-периодический экран, прямоугольный волновод, резонатор Фабри–Перо, коэффициент отражения, запредельный волноводСтатья поступила в редакцию 11.11.2015Radio phys. radio astron. 2016, 21(1): 58-64СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Euler M. and Fusco V. Frequency Selective Surface Using Nested Split Ring Slot Elements as a Lens With Mechanically Reconfigurable Beam Steering Capability // IEEE Trans. Antennas Propag. – 2010. – Vol. 58, No. 10. – P. 3417–3421. DOI: 10.1109/TAP.2010.20558142. Azemi S. N., Ghorbani K., and Rowe W. S. T. 3D Frequency Selective Surfaces // Prog. Electromagn. Res. C. – 2012. – Vol. 29. – P. 191–203. DOI: 10.2528/PIREC120330063. Банков С. Е., Дупленкова М. Д., Фролова Е. В. Собственные колебания резонатора на основе электромагнитного кристалла // Журнал радиоэлектроники. – 2013. – № 7. – С. 1–27.4. Ziran Wu, Wei-Ren Ng, Michael E. Gehm, and Hao Xin Terahertz electromagnetic crystal waveguide fabricated by polymer jetting rapid prototyping // Opt. Express. – 2011. – Vol. 19, No. 5. – P. 3962–3972. DOI: 10.1364/OE.19.0039625. Антоненко Ю. В., Грибовский А. В. Поляризационные и частотно-селективные характеристики двойного экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями // Радиофизика и радиоастрономия. – 2012. – Т. 17, № 3. – С. 276–281.6. Грибовский А. В., Литвиненко Л. Н., Просвирнин С. Л. Дифракция электромагнитных волн на многослойной структуре из бесконечных металлических экранов с прямоугольными отверстиями // Радиофизика и радиоастрономия. – 2000. – Т. 5, № 2. – С. 166–170.7. Перов А. О., Кириленко А. А., Деркач В. Н., Салогуб А. Н. Система двух экранов с круглыми запредельными отверстиями как квазиоптический поляризатор // Радиофизика и электроника. – 2015. – Т. 6(20), № 3. – С. 3–10.8. Литвиненко Л. Н., Просвирнин С. Л. Спектральные операторы рассеяния в задачах дифракции волн на плоских экранах. – Киев: Наукова думка, 1984. – 239 с.9. Грибовский А. В., Просвирнин С. Л. Резник И. И. Отражательная фазированная антенная решетка из прямоугольных волноводов конечной глубины // Радиофизика и радиоастрономия. – 1997. – Т. 2, № 1. – С. 52–60. Мета роботи: дослідження електродинамічних властивостей резонатора Фабрі–Перо, утвореного двома паралельними ідеально провідними екранами скінченної товщини з прямокутними отворами, при його збудженні плоскою хвилею.Методи дослідження: операторний метод розв’язку задач дифракції, що грунтується на методі часткових областей і методі узагальнених матриць розсіювання.Результати роботи: В результаті виконаного числового моделювання показано, що модуль коефіцієнта відбиття плоскої хвилі від резонатора дорівнює нулю на фіксованій довжині хвилі, котра є позамежною для відрізків прямокутних хвилеводів, виконаних в обох екранах. При цьому спостерігається потужна локалізація електромагнітного поля в об’ємі резонатора. У дослідженні частотно-селективних властивостей кожного з екранів окремо встановлено, що в них відсутні резонанси повного проходження електромагнітної хвилі на частотах нижче частоти відсічення прямокутних хвилеводів. Встановлено, що з заміною одного з дзеркал резонатора Фабрі–Перо суцільною металевою площиною амплітуда плоскої хвилі в резонаторі може зрости майже на порядок відносно амплітуди збуджуваючого поля.Висновки: Унікальні електродинамічні властивості розглянутої структури можуть знайти застосування в пристроях для підсилення або генерації електромагнітних хвиль у мiлiметровому та субмiлиметровому діапазонах, а також для вимірювання електрофізичних властивостей композиційних матеріалів з великими втратами.Ключові слова: двовимірно-періодичний екран, прямокутний хвилевід, резонатор Фабрі–Перо, коефіцієнт відбиття, позамежний хвилевідСтаття надійшла до редакції 11.11.2015Radio phys. radio astron. 2016, 21(1): 58-64СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ1. Euler M. and Fusco V. Frequency Selective Surface Using Nested Split Ring Slot Elements as a Lens With Mechanically Reconfigurable Beam Steering Capability // IEEE Trans. Antennas Propag. – 2010. – Vol. 58, No. 10. – P. 3417–3421. DOI: 10.1109/TAP.2010.20558142. Azemi S. N., Ghorbani K., and Rowe W. S. T. 3D Frequency Selective Surfaces // Prog. Electromagn. Res. C. – 2012. – Vol. 29. – P. 191–203. DOI: 10.2528/PIREC120330063. Банков С. Е., Дупленкова М. Д., Фролова Е. В. Собственные колебания резонатора на основе электромагнитного кристалла // Журнал радиоэлектроники. – 2013. – № 7. – С. 1–27.4. Ziran Wu, Wei-Ren Ng, Michael E. Gehm, and Hao Xin Terahertz electromagnetic crystal waveguide fabricated by polymer jetting rapid prototyping // Opt. Express. – 2011. – Vol. 19, No. 5. – P. 3962–3972. DOI: 10.1364/OE.19.0039625. Антоненко Ю. В., Грибовский А. В. Поляризационные и частотно-селективные характеристики двойного экрана конечной толщины с коаксиально-секторными отверстиями // Радиофизика и радиоастрономия. – 2012. – Т. 17, № 3. – С. 276–281.6. Грибовский А. В., Литвиненко Л. Н., Просвирнин С. Л. Дифракция электромагнитных волн на многослойной структуре из бесконечных металлических экранов с прямоугольными отверстиями // Радиофизика и радиоастрономия. – 2000. – Т. 5, № 2. – С. 166–170.7. Перов А. О., Кириленко А. А., Деркач В. Н., Салогуб А. Н. Система двух экранов с круглыми запредельными отверстиями как квазиоптический поляризатор // Радиофизика и электроника. – 2015. – Т. 6(20), № 3. – С. 3–10.8. Литвиненко Л. Н., Просвирнин С. Л. Спектральные операторы рассеяния в задачах дифракции волн на плоских экранах. – Киев: Наукова думка, 1984. – 239 с.9. Грибовский А. В., Просвирнин С. Л. Резник И. И. Отражательная фазированная антенная решетка из прямоугольных волноводов конечной глубины // Радиофизика и радиоастрономия. – 1997. – Т. 2, № 1. – С. 52–60. Видавничий дім «Академперіодика» 2016-06-06 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1234 10.15407/rpra21.01.058 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 21, No 1 (2016); 58 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 21, No 1 (2016); 58 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 21, No 1 (2016); 58 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra21.01 ru http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1234/869 Copyright (c) 2016 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY |