Автореферат (1103229)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВАФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТНа правах рукописиТрофимов Алексей ВикторовичИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВНЕСТАЦИОНАРНОГО ОТРАЖЕНИЯЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ ОТСЛОИСТЫХ СТРУКТУРСпециальность 01.04.03 —«Радиофизика»Авторефератдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукМосква — 2016Работа выполнена на кафедре фотоники и физики микроволн физическо­го факультета ФГБОУ ВО Московский государственный университета име­ни М.В.ЛомоносоваНаучный руководитель:Доктор физико-математических наук, профессорКозарь Анатолий ВикторовичОфициальные оппоненты: Совлуков Александр Сергеевич,доктор технических наук, профессор,Институт проблем управления им. В.А.Трапезникова РАН,главный научный сотрудникХристофоров Олег Борисович,доктор физико-математических наук,Акционерное общество «Государственный науч­ный центр Российской федерации Троицкий ин­ститут инновационных и термоядерных исследо­ваний»,ведущий научный сотрудникВедущая организация:Федеральноегосударственноебюджетноеучреждение науки «Институт общей физикиим.

А.М.Прохорова» РАНЗащита состоится «» августа 2016 г. вч.мин. на заседании дис­сертационного совета 501.001.67 на физическом факультете Московского госу­дарственного университета имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, ГСП-1,Москва, Ленинские горы, д. 1, стр. 2, физическая аудитория им. Р.В. Хохлова.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМосковского государственного университета имени М.В.Ломоносова и на сай­те: phys.msu.ru/rus/research/disser/sovet-D501-001-67/.Автореферат разослан «» июля 2016 года.Ученый секретарьдиссертационного совета 501.001.67,кандидат физ.-мат.

наук, доцентКоролев Анатолий ФедоровичОбщая характеристика работыАктуальность темыОсновной тенденцией развития оптических, и микроволновыхустройств в последнее десятилетие является непрерывное уменьшение дли­тельности используемых в них электромагнитных импульсов. Сверхкороткиеэлектромагнитные импульсы все чаще применяются как для научных иссле­дований, так и в промышленности [1–3]. В связи с этим становятся особенноактуальными вопросы генерации, управления и детектирования таких им­пульсов.

Отмеченная тенденция наблюдается в литературных источниках,посвящённых исследованиям в оптическом, в миллиметровом и субмиллимет­ровом диапазонах [4–6].Оптические импульсы, имеющие длительность от десятков фемтосе­кунд до единиц аттосекунд, используются при исследовании сверхбыстрыхпроцессов в биологии и химии. Большая мгновенная мощность импульсовиспользуется при исследовании нелинейных процессов в полупроводниковыхматериалах и устройствах [3].

В миллиметровом диапазоне длин волн элек­тромагнитные импульсы малой длительности также нашли свое применение,в первую очередь – в радиолокации [5, 6]. Обозначенные тенденции развитиямикроволновой и оптической техники приводят к необходимости созданияновых и усовершенствования уже существующих устройств для управлениясверхкороткими электромагнитными импульсами.Для управления электромагнитными сигналами большой длитель­ности широко применяются многослойные интерференционные структу­ры (МИС). На сегодняшний день МИС активно используются в устройствах,работающих как в миллиметровом, так и в оптическом диапазоне длин волн.Методы их анализа и синтеза достаточно хорошо отработаны.Попытки применить МИС для управления сверхкороткими импуль­сами выявили наличие целого ряда новых эффектов [7–9], не наблюдаемыхпри взаимодействии сигналов большой длительности с МИС. При взаимодей­ствии электромагнитного сигнала с многослойной структурой в результатеинтерференции волн, отражённых от её слоев, формируются прошедший иотражённый сигналы.

При большой длительности падающего сигнала времяустановления стационарного процесса в многослойной структуре пренебрежи­мо мало по сравнению с длительностью сигнала, поэтому влияние нестацио­1нарного процесса на формирование отраженного и прошедшего сигналов нерассматривается. Для коротких импульсов длительность переходного процес­са может стать сравнимой с длительностью сигнала, поэтому учет влияниянестационарного процесса на формирование отраженного и прошедшего сиг­налов становится необходимым.На сегодняшний день исследования по взаимодействию сверхкороткихимпульсов с многослойными интерференционными структурами активно ве­дутся в различных направлениях.

Достаточно глубоко изучено взаимодей­ствие сверхкоротких импульсов с зеркалами на основе МИС. Созданы много­слойные зеркала, способные не только эффективно отражать короткие элек­тромагнитные импульсы, но даже уменьшать длительность отраженного сиг­нала, по сравнению с падающим сигналом [4, 10, 11].Вопросы взаимодействия сверхкоротких импульсов со структураминеотражающего типа на основе МИС, в частности – с многослойными интер­ференционными фильтрами, освещены менее обширно, хотя и в этой областиза последние десять лет появилось большое число публикаций.Несмотря на высокую интенсивность исследований взаимодействиясверхкоротких электромагнитных импульсов с МИС, существует ряд явле­ний, которые недостаточно хорошо изучены и освещены как в отечествен­ной, так и в зарубежной литературе.

К одному из таких явлений можноотнести явление нестационарного отражения электромагнитных импульсовмалой длительности от МИС. Недостаточный объем исследований по этомувопросу в первую очередь вызван особенностью наблюдения данного явле­ния. Например, при изучении процессов, происходящих при взаимодействиикоротких электромагнитных импульсов с многослойными зеркалами, анали­зировать процесс нестационарного отражения достаточно сложно, так какинтенсивность основного отражённого сигнала от зеркала во много раз вышеинтенсивности сигнала, сформировавшегося в результате нестационарного от­ражения.В подавляющем большинстве публикаций, посвященных вопросу вза­имодействия электромагнитных импульсов малой длительности с многослой­ными структурами неотражающего типа, отраженный сигнал рассматривает­ся как нежелательный. Поэтому при синтезе МИС, отраженный сигнал (в томчисле содержащий в себе импульсы, сформированные в процессе нестационар­2ного отражения) стараются подавить, как правило, численными алгоритмамиоптимизации, не анализируя механизм его появления.Одними из первых работ, посвященных изучению явления нестацио­нарного отражения сверхкоротких импульсов от МИС, были [7,8].

В них авто­ры впервые ввели понятие «нестационарное отражение» и проанализировалипроцессы, происходящие при отражении электромагнитного импульса малойдлительности от просветляющей многослойной структуры. Как известно [12],при падении на структуру электромагнитной волны в результате интерферен­ции через некоторое время в структуре установится стационарное распре­деление электромагнитного поля.

При этом амплитуда волны, отраженной отструктуры, будет стремиться к нулю, как результат негативной интерферен­ции волн в просветляющей многослойной структуре. Авторы обратили вни­мание на то, что при изменении параметров падающего на неотражающуюмногослойную структуру сигнала происходит нарушение амплитудно-фазово­го баланса интерферирующих в многослойной структуре волн, что приводитк появлению отраженного сигнала. Таким образом, изменение амплитуды илифазы волны, падающей на многослойную структуру, приведёт к появлениюсигнала, отражённого от многослойной структуры.

Наличие данного эффек­та особенно сильно сказывается на системах, работающих со сверхкороткимиэлектромагнитными импульсами.Из вышесказанного следует, что изучение явления нестационарного от­ражения представляет как фундаментальный, так и практический интерес. Вчастности, данное явление может быть эффективно использовано для реше­ния целого ряда прикладных задач: диагностики и управления импульснымипроцессами, как в оптике, так и в радиофизике (получение сверхкоротких им­пульсов; спектральное сжатие импульсов, падающих на многослойную струк­туру; восстановление амплитудно-частотных и временны́х характеристик им­пульсных сигналов).

Во многих случаях использование явления нестационар­ного отражения позволило бы упростить существующие устройства компрес­сии и управления сверхкороткими электромагнитными импульсами.Следует отметить, что в рассмотренных работах не было уделено вни­мание ряду важных деталей, например — влиянию потерь в слоях структурыи дисперсии на процесс нестационарного отражения. Более того, проведенныеисследования носили аналитический или численный характер — без экспери­3ментальных исследований. Все это обуславливает интерес и необходимостьдальнейшего изучения явления нестационарного отражения, а также возмож­ностей и условий его практической реализации.Целью данной работы является проведение детальных теоретическихи экспериментальных исследований явления нестационарного отражения ко­ротких и сверхкоротких электромагнитных импульсов от многослойных ин­терференционных структур, включая анализ влияния сильной волноводнойдисперсии, неоднородностей и потерь в многослойной структуре, на процессформирования отраженного сигнала.

Для достижения поставленной целинеобходимо решить следующие задачи:1. Разработка экспериментальных методов и средств исследованияпроцесса нестационарного отражения коротких и сверхкороткихэлектромагнитных импульсов от многослойных интерференцион­ных структур в диапазоне СВЧ.2. Проведение экспериментальных исследований явления нестацио­нарного отражения электромагнитных импульсов малой длитель­ности от многослойных интерференционных структур.3. Теоретическое и экспериментальное исследование влияния потерьв слоях многослойной структуры на процесс нестационарного отра­жения.4. Поиск и анализ методов усиления интенсивности импульсного сиг­нала, сформированного в результате нестационарного отражениякоротких электромагнитных импульсов от многослойных интерфе­ренционных структур.5. Теоретическое и экспериментальное исследование явления нестаци­онарного отражения в согласующих структурах с сильной волно­водной дисперсией.6.

Развитие в отношении учета потерь и дисперсии в слоях МИС ана­литических методов решения уравнений Максвелла в применениик задачам расчета взаимодействия импульсных сигналов с много­слойными структурами.7. Теоретическое и экспериментальное исследование явления нестаци­онарного отражения в многослойных интерференционных структу­4рах с максимально плоской амплитудно-частотной характеристи­кой.Основные положения, выносимые на защиту:1. Впервые экспериментально получены результаты наблюдения явле­ния нестационарного отражения амплитудно-модулированного сиг­нала от многослойной интерференционной структуры в СВЧ-диа­пазоне.2. Наличие даже малых потерь в слоях многослойной интерференци­онной структуры существенно влияет на процесс нестационарногоотражения.3.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации