О СРЕДАХ С НЕОБЫЧНЫМИ ЗАКОНАМИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ

July 22, 2012 by admin Комментировать »

Силин Р. А. ФГУП НПП “Исток” г. Фрязино Московской обл., Вокзальная 2а, 141190, Россия Теп.: (095) 4658620; e-mail: istkor@elnet.msk.ru


Аннотация Отмечено, что в последнее время прояв­ляется повышенный интерес к искусственным средам с отрицательным коэффициентом преломления, что такие среды исследуются в России, начиная с 1940 г. и что наи­более интересные результаты получены с использованием понятия изочастот.

I.  Введение

В последнее время появилось много работ, по­священных созданию в 2000 г. композитных сред (искусственных диэлектриков), обладающих отрица­тельным коэффициентом преломления. Но мало кто знает, что такие среды предсказал в 1940 г. Л.И. Мандельштам. Таким средам посвящено много ра­бот в России, начиная с 1959 г. Более того, обнару­жен ряд явлений, неизвестных ранее. В настоящем докладе кратко описываются такие среды, методы и результаты анализа их квазиоптических свойств. Отмечаются некоторые ошибки, встречающиеся в литературе, посвященной описанию таких сред и их свойств.

II.  Основная часть

Fig. 1. Wave-vectorrepresentation fora refraction waves (r) in media with n > 0(a) and n < 0(6)

Рис. 5. Построение лучей, прошедших через пластину с п < 0 (а) и п > 0(6)

Fig. 5. The tracing of beams passed through a plate with n>0 (a) and n<0 (6)

В работах [16, 18, 21, 23, 24, 29, 30] кроме перено­са изображения исследован еще целый ряд явлений. К ним относятся рост угла преломления волны по мере убывания угла падения, полное отражение при малых углах падения и прохождение при больших, существование двойного преломления для волн с одинаковой поляризацией, отсутствие отраженной и преломленной волн даже в отсутствие потерь в среде.

Особенности эффекта Вавилова-Черенкова в различных искусственных средах подробно рассмот­рены в книге [30].

III.  Заключение

Как в России, так и за рубежом, исследован но­вый класс сред, обладающих неизвестными ранее квазиоптическими свойствами, причем в нашей стра­не это сделано более чем на 40 лет раньше и в су­щественно большем объеме. Наибольшую инфор­мацию об этих свойствах дало использование мето­да изочастот.

1.    Мандельштам П. И. Полное собрание трудов, М.: АН СССР. T.2. 1947. С.334; T.5. 1950. С. 461.

2.    Smith D. R., et al. Phys. Rev. Lett. 2000. V.84, №18. P. 4184.

3.    Fitzgerald R. Phys. Today. May 2000. P.17.

4.    Mullins J. IEEE Spectrum. January 2001. P.25.

5.    Бырдин В. М. Оптика и спектроскопия, 1983. Т. 54, вып.8.

–     С. 456.

6.    KompfnerR., Williams N.T. PIRE, 1953, №11. P. 1602.

7.     GuenardP. etal. C. R. Acad. Sc., 1952. -T.235. P.236.

8.     Уолтер К. Антенны бегущей волны\ пер. с англ. под ред. А. Ф. Чаплыгина. М.: Энергия. 1970.

9.    DoehlerO., Epsztein В., Arnaud J. L’onde Electrique. Nov. 1956. Т. XXXVI, № 356. P.937.

10.    Силин P. А. Электроника. 1958, №2. C.3. ; №. 4. C.3.

11. Силин P.А. Труды конференции по электронике СВЧ.

–     М.: Госэнергоиздат. 1959. С. 45.

12.    Силин Р. А. Вопросы радиоэлектроники. Сер.1, Элек­троника. 1959, вып.4, с.З.

13.    Силин Р. А. Радиотехника и электроника 1960. Т.5, вып.4. С.688.

14.    Силин Р. А., Сазонов В. П. Замедляющие системы. –

М.: Сов. радио. 1966. R. A.Silin, V. P.Sazonov Slow-wave structures/ Translation edited by H.Stachera. Boston Spa. Eng.: National Lending for Science and Technology. 1971,Vol. 1 -3.15. Силин P. А. Электронная техника. Сер.1, Электроника СВЧ. 1969, выл.2. С. 3.

16.    Силин Р. А. ИВУЗ, Радиофизика. 1972. Т.15, №6. С. 809.

17.    Силин Р. А. Оптика и спектроскопия. 1978. т.44, Вып.1.

С.      189.

18.    Силин Р. А. Необыкновенные законы преломления и отражения. М.: Фазис, 1999.

19.    Nefedov I. S., Silin R. A. Proc. 7 Int. Conf. on Complex Media. 3 6 June, 1998. Bianisotropic 98 Technique Univ., Braunsh Weig.

20.    Блинов Л. М. Электромагнитооптика жидких кристаллов. М.: Наука, 1978.

21.    Демченко Н. П. и др. В кн.: Взаимодействие электромагнитных волн с полупроводниками и полупроводниководиэлектрическими структурами и проблемы создания интегральных КВЧ схем. 4.2. Саратов: Изд. Саратовского университета, 1985, 94.

22.    Иванов В. Н. и др. ИВУЗ, Радиофизика. 1989. т. 32, №6.

23.    Вашковский А. В. и др. Изв. высш. учебн. заведений. Физика, 1988, 31(1), 67.

24.    Вашковский А. В. и др. Магнитостатические волны в электронике СВЧ. Саратов: СГУ. 1993.

25.    Веселаго В. Г. УФН, июль 1967, т. 92, вып.З. С. 517.

26.     Shelby R. A. et al. Science, v.292, April 2001, p.77.

27.    Ландау Л. Д., Лифшиц E. М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука ФМЛ. 1982.

28.     Силин Р. А., Чепурных И. П. Радиотехника и электроника. -2001, т. 46, № 10, с.1212.

29.     Силин Р. А. Радиотехника и электроника. 2002, т.47, №2. С.186.

30.     Силин Р. А. Периодические волноводы. М.: Фазис. –

2002.

ABOUT THE MEDIUMS WITH UNUSUAL REFRACTION AND REFLECTION LAWS

Silin R. A.

FSUE RPC "Istok”, Voksalnaya 2a, Fryasino, Moscow Region, 141190, Russia Phone (095) 4658620, e-mail: istcor@elnet.msk.ru

Abstract It is noted, that recently the increased attention is attracted to the artificial media with negative refraction index, which are investigated in Russia since 1940, and that most interesting results are obtained in terms of isofrequences.

I.  Introduction

Recently many works have been appeared being devoted to the artificial media with negative index refraction, which was created in 2000. L.l. Mandelshtam predicted such a phenomenon first at 1940. There were many publications in Russia beginning from 1959 about such a phenomenon. These media, methods and the results of their quasi-optical analysis are briefly described in this paper.

II.  Main part

L. I. Mandelstam predicted in 1940, that mediums with negative refraction index n < 0 should exist in nature. In such materials compared with conventional ones (fig.1a), refracted wave (r) runs to the boundary, and is deflected from boundary surface normal in the opposite direction (fig.16) as for n < 0. Corresponding materials are called “media with negative dispersion”. In literature these media are also named as lefthanded [2]-[4] media or media with incoming waves [5].

In microwave technique these media guiding the waves in one dimension (1D) created in 1952 for microwave tubes [6, 7] and antennas [8] with a backward wave. To design electron devices with high output power since 1956 the 2D periodical structures with n < 0 in both dimensions are investigated [9 19]. Example of such a medium, having n < 0 in two dimensions in the first pass-band, and corresponding isofrequencies are shown in fig.4. In 2000 the works [2-4] appeared about media, having n < 0 in two dimensions but in the second pass-band. Authors of [2-4] did not know the results of [9-19] and based their idea on the concept [25] stating that refractive index n < 0 may be obtained for s < 0 and ц < 0.

Possibility of creation media with n < 0 in second pass-band becomes evident if we consider dispersion characteristics ofthe uniform (fig.2a) and periodical (fig.26) lines. For uniform line n > 0. The dispersion characteristic is broken if uniform line varies slowly and periodically, and space harmonics appear (dotted line on fig.26). Some of them have n < 0, so as dta/dp < 0 at p > 0. Index n < 0 for a lattice consisting of cubes (fig.3).

Most of unusual phenomena in artificial medium are investigated by means of isofriquency surfaces [9-19, 21-24, 28-30]: the refraction of the rays in a wafer consisting of material with a negative dispersion and an object and its image can be located on the opposite sides (fig.5) ofthe wafer;

the refraction angle of a wave can decrease as angle of incidence is increased;

there is a birefringence appearing at variation of incident angle while both waves have the same polarization;

in lossless material at presence of an incident wave both reflected and refracted wave can be absent;

total reflection of a wave from a material at small angle of incidences and partial transmission at big ones, and also a lot of other phenomena.

It is interesting to note that the negative dispersion takes place not only in artificial dielectrics. It also takes place in cholesteric liquid crystals [5 20], and in ferrite films inserted in a magnetic field [21 24]. These waves are so-called magnetostatic waves. Many artificial dielectrics have a negative dispersion in the second pass band, as shown in [28 30], and not in one dimension but in all three ones.

III.  Conclusion

The new class of media with earlier unknown quasi-optic properties is investigated both in Russia and abroad, whereas in Russia it was done 40 years before and in essentially bigger volume. The maximum information about these properties was given by the isofrequency method.

Аннотация Представлены результаты разработки и экспериментального исследования волноводно-диэлектрических излучателей для плоских многоэлементных фазированных антенных решеток Каи W-диапазонов волн. Излучатели Ка-диапазона волн предназначены для фазированной антенной решетки со сканированием луча в широком секторе углов ±45°. Излучатели W-диапазона волн при использовании в элементах ФАР с поперечными размерами, не превышающими 1,25Х (к длина волны), имеют диаграмму направленности с учетом взаимного влияния элементов в антенной решетке, позволяющую осуществлять сканирование луча в секторе ±15°.

I.  Введение

Одной из важных задач, решаемых при создании фазированных антенных решеток (ФАР), является разработка излучающих элементов, т. к. они определяют коэффициент усиления ФАР и его изменение в секторе сканирования луча. В волноводных ФАР с ферритовыми фазовращателями в качестве излучателей эффективно использование диэлектрических стержневых антенн (волноводно-диэлектрических излучателей, ВДИ) [1]. Они позволяют работать на волнах с линейной и круговой поляризацией электромагнитного поля, хорошо согласуются со свободным пространством и волноводным трактом. Эффекты взаимного влияния элементов в антенной решетке в прямом и обратном направлении хорошо изучены [2, 3]. В частности, изменяя размеры диэлектрического стержня, можно получить требуемую диаграмму направленности излучателя.

II.  Основная часть

Коэффициент усиления излучателя в антенной решетке без учета потерь в материале может быть рассчитан по формуле:

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты