Острижний Є. М. Електродинамічні властивості кіральних об’єктів зі штучною оптичною активністю в мікрохвильовому діапазоні

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0824U003123

Облікова картка дисертації

0824U003123.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 104 - Фізика та астрономія

15-10-2024

Спеціалізована вчена рада

ДФ ID 6921

Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова Національної академії наук України

Анотація

Мета роботи – встановлення впливу топології діедральних хвилевідних неоднорідностей на кількість і ширину смуги резонансів штучної оптичної активності. Об’єкт досліджень – явища розсіяння електромагнітних хвиль і штучної оптичної активності у хвилевідних вузлах з діедральною симетрією. Теоретичні та практичні результати. Більш поглибленне розуміння ефектів, які виникають у шаруватих кіральних метаматеріалах, можна створити надкомпактні обертачі площини поляризації з можливістю керування як робочою смугою частот такого пристрою, так і кутом повороту площини поляризації хвилі, що пройшла. Макет такого поляризатора було розроблено й експериментально перевірено в Х-діапазоні в круглому хвилеводі, загальний поздовжній розмір складає λ/30 і дозволяє налаштовувати кут повороту площини поляризації в діапазоні ± 33° при механічному повороті однієї з діафрагм пристрою на кут у діапазоні ± 9°. Показано можливість для створення подібних обертачів з електронним керуванням. Новизна наукових результатів. Вперше показано, що, незважаючи на відсутність поздовжньої симетрії, неоднорідності з діедральною симетрією в круглому хвилеводі мають властивості симетричного двопортовика, тобто мають 90-градусний зсув між фазами коефіцієнтів проходження і відбиття та характеризуються резонансами повного проходження. Також, що найширша смуга штучної оптичної активності досягається в зоні зближення двох власних коливань. У випадку пари спряжених діафрагм з одним кільцем прямокутних щілин це дозволяє отримати смугу у 5-7%. Окрім цього показано, що резонансі частоти та добротність резонансів пари спряжених діафрагм з одним кільцем прямокутних щілин істотно залежать від кількості щілин. Було вперше показано можливість отримання багаторезонансного ефекту штучної оптичної активності при розташуванні щілин у декількох кільцях спряжених діафрагм. Знайдено конструкції серії надкомпактних обертачів площини поляризації в круглому хвилеводі, які можуть бути налаштовані на необхідний кут повороту. Найкраща конструкція має загальний поздовжній розмір λ/30 і дозволяє налаштовувати кут повороту площини поляризації в діапазоні порядка 60°. Запропоновано оригінальну конструкцію обертача площини поляризації, утвореного парою гофрованих фланців. Такий пристрій дозволяє перетворювати набіжну хвилю в кросполяризовану в смузі близько 5%. Методи досліджень. Власний пакет чисельно-аналітичного моделювання Microwave Desktop (MWD), який ґрунтується на методі часткових областей і методі узагальнених матриць розсіяння. Результати розрахунків якого неодноразово підтверджені експериментально та були порівняні з комерційними пакетами CST Microwave studio та HFSS. Ступінь упровадження. Результати роботи можуть бути використані при створенні хвилевідних поляризаторів та екранів в потрібному діапазоні частот. Сфера використання. Розроблені в дисертаційній роботі мікрохвильові пристрої можна використовувати як фільтри з одночасним поворотом площини поляризації на виході, при чому останній можна налаштовувати в широкому діапазоні, від одиниць до сотень градусів, включаючи повну крос- поляризацію хвилі.

Читати повністю

Публікації

1. A.A. Kirilenko, S.O. Steshenko, V.N. Derkach, Ye.M Ostryzhnyi, “A tunable compact polarizer in a circular waveguideicrow. Theory Techn. vol. 67, no. 2, pp. 592–596, Feb. 2019. DOI:10.1109/TMTT.2018.2881089

2. A.A. Kirilenko, S.O. Steshenko, V.N. Derkach, Yе.M. Ostryzhnyi, “Comparative analysis of tunable compact rotators”, Journal of Electromagnetic Waves and Applications, vol. 33, no. 3, pp. 304–319, Nov. 2018. DOI:10.1080/09205071.2018.1550443

3. A.A. Kirilenko, S. O. Steshenko, V.N. Derkach, Y.M. Ostrizhyi, L.P. Mospan, “Tunable polarization rotator on a pair of grooved flanges”, Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 2020, 34(17), pp. 2304–2316 doi:10.1080/09205071.2020.1812442

4. A. Kirilenko, S. Steshenko, Y. Ostrizhyi, V.Derkach, “Eigen-oscillations of planar-chiral bilayer objects give rise to artificial optical activity”, Radio phys. radio astron., Vol. 29, no 1 (2024). DOI: https://doi.org/10.15407/rpra29.01.015

5. A. Kirilenko, S. Steshenko, Ye. Ostrizhyi, “Multiring Slot Arrangements for Multiband Optical Activity of Bilayer Objects”, 2022 IEEE 2nd Ukrainian Microwave Week, November 14th – 18th, 2022.

6. Ye. Ostryzhnyi, S. Steshenko, A. Kirilenko, “Topology of a planar-chiral iris as a factor in controlling the “optical activity” of a bilayer object”, 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW’2020), Kharkiv, Ukraine, September 21 – 25, 2020: Proceedings. In 4 volumes. – Volume 3: 2020 IEEE 10th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’2020). – 2020. – ISBN: 978-1-7281-7312-2. – [Electronic resource]. – P. 555 – 558.

7. V. Derkach, A. Kirilenko, A. Salogub, S. Prikolotin, N. Kolmakova, Y. Ostrizhyi, “Gigant Optical Activity in Artificial Plane-Chiral Structures”, 2013 International Kharkov Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (Msmw), pp. 436-438, 2013.

8. V.N. Derkach, A.A.Kirilenko, A.N.Salogub, S.A .Prikolotin, N.G. Kolmakova, Y.M. Ostrizhyi, “Polarization Conversion by Bilayer Chiral Structure with Giant Optical Activity”, CriMiCo 2013 - 2013 23rd International Crimean Conference Microwave and Telecommunication Technology, Ukraine, Sevastopol, Ukraine, 9—13 September, 2013, pp. 994-995.

9. A. Kirilenko, S. Steshenko, Y. Ostrizhyi, V. Derkach, “Rotation of the polarization plane by grooved flanges in a circular waveguide”, 2020 IEEE Ukrainian Microwave Week (UkrMW’2020), Kharkiv, Ukraine, September 21 – 25, 2020: Proceedings. In 4 volumes. – Volume 3: 2020 IEEE 10th International Kharkiv Symposium on Physics and Engineering of Microwaves, Millimeter and Submillimeter Waves (MSMW’2020). – 2020. – ISBN: 978-1-7281-7312-2. – [Electronic resource]. – P. 680 – 683.

10. O.M. Salogub, S.A. Prikolotin, N.G. Kolmakova, Y.M. Ostrizhyi, “Plane-chiral Metamaterial in a Waveguide and Free Space”, 12th Kharkiv Young Scientists Conference on Radiophysics, Electronics, Photonics and Biophysics (YSC-2012), 4 – 7 December 2012, Institute for Radiophysics and Electronics of NAS of Ukraine, Kharkiv, Ukraine.

11. O.M. Salogub, A.O. Perov, Y.M. Ostrizhyi, “Composite Plane-Chiral Iris as Part of Metamaterial Structure”, 13th Kharkiv Young Scientists Conference on Radiophysics, Electronics, Photonics and Biophysics (YSC-2013), 2 – 6 December 2013, Institute for Radiophysics and Electronics of NAS of Ukraine, Kharkiv, Ukraine.

8. O. Salogub, Y. Ostryzhniy, “Giant Optical Activity of Plane-Chiral Structure with Trapezoidal Slit,” 14th Kharkiv Young Scientists Conference on Radiophysics, Electronics, Photonics and Biophysics (YSC-2014), 14 – 17 October 2014, Kharkiv, Ukraine, report SSR&NM-11.

12. O. Salogub, Y. Ostryzhniy, “Giant Optical Activity of Plane-Chiral Structure with Trapezoidal Slit,” 14th Kharkiv Young Scientists Conference on Radiophysics, Electronics, Photonics and Biophysics (YSC-2014), 14 – 17 October 2014, Kharkiv, Ukraine, report SSR&NM-11.

Читати повністю

Схожі дисертації

0824U003117

Мосюк Тетяна Іванівна

Особливості фізичних характеристик вихідних і опромінених електронами з енергією Е = 2 МеВ гомо- та гетероперехідних світлодіодів

0824U003107

Полинчук Павло Юрійович

Безрелаксаційне перемикання комірок магнітної пам’яті на основі багатошарових наносистем з антиферомагнітним зв’язком

0824U003033

Савчук Олег Володимирович

Рiвняння стану сильновзаємодiйної матерiї та релятивiстськi зiткнення важких iонiв

0824U002986

Лега Олександр Олександрович

Нестаціонарні процеси в просторово-неоднорідних надпровідних структурах в надвисокочастотному електромагнітному полі

0824U003003

Шитов Микита Віталійович

Особливості флуктуаційної провідності та псевдощілини у плівках і монокристалах YBa_2Cu_3O_{7-δ} під впливом зовнішніх чинників