Архив рубрики: ФОП.17.04

Особенности дифракции света на периодической структуре с пространственной аподизацией / Projective Relations of Continuity for Ladder Type Wave-Guided Structures with Account of Singularities on the Edges

Петров Н.И. / Petrov, N.I.
Научно-технологический центр уникального при- боростроения РАН / RUS Научно-технологический центр уникального при- боростроения РАН
Пустовойт В.И. / Pustovoit, V.I.
Научно-технологический центр уникального при- боростроения РАН / RUS Научно-технологический центр уникального при- боростроения РАН
Выпуск в базе РИНЦ
Петров Н.И., Пустовойт В.И. Особенности дифракции света на периодической структуре с пространственной аподизацией // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 82–93. DOI: 10.25210/jfop-1704-082093
Petrov, N.I., Pustovoit, V.I. Projective Relations of Continuity for Ladder Type Wave-Guided Structures with Account of Singularities on the Edges // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 82–93. DOI: 10.25210/jfop-1704-082093


Аннотация: Проведен теоретический анализ дифракции света на периодической структуре с использованием как точ- ных аналитических решений уравнений, так и числен- ных компьютерных расчетов. Изучено влияние раз- личных функций аподизации на дифракционные кри- вые отражения и проведен их сравнительный анализ. Найдены оптимальные функции аподизации, при которых достигается полное устранение побочных осцилляций и значительное подавление “хвостов” кривой дифракционного отражения. Определены пре- дельные значения отражательной способности сред с периодическим изменением диэлектрической прони- цаемости. Исследовано влияние поглощения света в кристалле на спектральные кривые отражения и про- пускания. Полученные результаты представляют практический интерес и могут быть использованы при разработке новых дифракционных акустооптиче- ских фильтров и АО спектрометров.
Abstract: Theoretical analysis of light diffraction on a periodic structure by using exact analytical solutions of the equations and numerical computer calculations has been conducted. The influence of different apodization functions on diffraction curves of reflection is studied and their comparative analysis is performed. Complete elimination of oscillating sidelobes and a significant suppression of the “tails” of a diffraction reflection curve are achieved for the specific functions of spatial apodization. The maximum values of the reflectivity of the medium with periodic dielectric permittivity are determined. The influence of light absorption in the crystal on the spectral curves of reflection and transmission is investigated. The results are of practical interest and can be used in the development of new diffraction acousto-optical filters and AO spectrometers.
Ключевые слова: периодическая струк- тура, спектральные кривые отражения и пропуска- ния, поглощение света в кристалле, пространствен- ная аподизация, резонатор Фабри-Перо, добротность резонатора, акустооптический фильтр, спектраль- ное разрешение, diffraction, periodic structure, the spectral curves of reflection and transmission, absorption of light in the crystal, spatial apodization, Fabry-Perot resonator, the quality factor of the resonator, acousto-optic filter, периодическая струк- тура


Литература / References
  1. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. М.: Мир, 1987.
  2. Гуляев Ю. В., Плесский В. П. Распространение поверхностных акустических волн в периодических структурах // УФН. 1989. Т. 157. № 1. С. 85-127.
  3. Morgan, D.P. A history of surface acoustic devices // J. High Speed Electronics and Systems. 2000. Vol. 10. No. 3. P. 553-602.
  4. Ананьев Е. Г., Пустовойт В. И. Коллинеарная дифракция света на усиливающейся звуковой волне // ФТТ. 1987. № 29. С. 1214-1217.
  5. Yao, S.K., Tsai, C.S. Acoustooptic Bragg-diffraction with application to ultrahigh data rate laser communication systems, Applied Optics, 16, 3032-3060 (1977).
  6. Кравченко В. Ф., Пустовойт В. И. О дифракции волн на аподизованной периодической структуре // ДАН. 2003. Т. 391. С. 749-753.
  7. Афанасьев А. М., Пустовойт В. И. О дифракции волн на периодической структуре с произвольным пространственным изменением свойств среды // ДАН. 2003. Т. 392. С. 332-335.
  8. Афанасьев А. М., Чуев М. А., Медведев П. Г., Пустовойт В. И. О предельной разрешающей способности аподизированных дифракционных фильтров // Микросистемная техника. 2004. № 4. С. 17-20.
  9. Афанасьев А. М., Гуляев Ю. В., Пустовойт В. И. Деструктивная макроинтерференция как метод повышения спектрального разрешения дифракционных фильтров // Радиотехника и электроника. 2004. Т. 49. № 12. С. 1526-1531.
  10. Пустовойт В. И. Коллинеарная дифракция света на неоднородной звуковой волне // ДАН. 1999. Т. 365. С. 39-43.
  11. Брагинский В. Б. Отрочество экспериментальной физики, УФН. 2003. Т. 173. С. 89-96; Развитие методов квантовых измерений // УФН. 2005. Т. 175. С. 621-627.
  12. Glebov, L.B., Lumeau, J., Mokhov, S., Smirnov, V., and Zeldovich, B.Ya. Reflection of light by composite volume holograms: Fresnel corrections and Fabry-Perot spectral filtering // J. Opt. Soc. Am. A 25. 2008. P. 751-764.
  13. Иогансен Л. В. Резонансная дифракция волн в слоисто-неоднородных средах, ЖЭТФ, 40, 1838-1843, 1961.
  14. Petrov, N.I. Frustrated-total-internal-reflection-based thin-film color separator // Optics Letters. 2007. Vol. 32. No. 18. P. 2744-2746.
  15. Пустовойт В. И. О непосредственном обнаружении гравитационных волн // УФН. 2016. Т. 186. № 10. С. 1133-1152.
  16. Gertsenshtein, M.E., Pustovoit, V.I. On the detection of low frequency gravitational waves // Sov. Phys. JETP. 1963. Vol. 16. No. 2. P. 433-435.
  17. Пустовойт В. И. Акустооптические свойства метаматериалов // Квантовая электроника. 2016. Т. 46. № 2. С. 155-158.

Памяти Александра Сергеевича Холодова / Memory Of Alexander Sergeyevich Kholodov

Выпуск в базе РИНЦ
Памяти Александра Сергеевича Холодова // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 94–95. DOI: 10.25210/jfop-1704-094095
Memory Of Alexander Sergeyevich Kholodov // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 94–95. DOI: 10.25210/jfop-1704-094095


Аннотация: Памяти Александра Сергеевича Холодова 5 ноября ушёл из жизни выдающийся учёный, академик РАН, член редакционной коллегии журнала «Физические основы приборостроения» Александр Сергеевич Холодов. Александр Сергеевич родился 11 октября 1941 г. в городе Будённовск. В 1958 г. окончил среднюю школу. Два года отработал помощником машиниста на узкоколейке торфопредприятия, рабочим леспромхоза, дератизатором противочумного отделения. В 1960 г. поступил в МФТИ на факультет аэрофизики и прикладной математики (аэромех), в 1970 г. защитил кандидатскую диссертацию, в 1981 г. — докторскую, в 1997 г. избран членом-корреспондентом РАН, а в 2016 г. — академиком РАН. С 1969 г. Александр Сергеевич преподавал в МФТИ. В перестроечные годы (с 1984 по 1987 гг.) был деканом ФУПМ. В 1985 г. получил звание профессора. Начиная с 1987 г. почти 30 лет руководил кафедрой вычислительной математики МФТИ. С 1999 по 2009 гг. работал заместителем директора ИАП РАН, а с 2009 по 2017 гг. исполняющим обязанности директора. Александр Сергеевич внёс огромный вклад в развитие советской и российской науки. За несколько десятилетий под его руководством на кафедре вычислительной математики МФТИ сформировалась мощная научная школа. Основной чертой школы стала ее многоплановость: от более традиционных задач механики сплошных сред до современных биологических и медицинских задач. А.С. Холодовым совместно с К.М. Магомедовым разработан сеточно-характеристический численный метод решения многомерных нелинейных систем уравнений гиперболического типа, построены монотонные разностные схемы на неструктурированных сетках для систем уравнений гиперболического, параболического и эллиптического типов. Полученные результаты были внедрены в НПО им. С.А. Лавочкина, НПО «Энергия», НПО «Машиностроение», НПО «Астрофизика», ИОФ РАН, ИАЭ им. И.В. Курчатова, ЦФТИ МО, а также использовались для исследований аэрогазодинамики летательных аппаратов сложной формы, динамических задач механики деформируемого твердого тела, ряда многомерных задач физики плазмы применительно к проблеме лазерного термоядерного синтеза, эволюции плазменных сгустков в магнитосфере Земли и др. Совместно с С.Н. Фёдоровым (МНТК «Микрохирургия глаза») создана математическая модель микрохирургической операции по удалению катаракты. Разработан фундаментальный класс сетевых динамических вычислительных моделей применительно к процессам кровообращения и дыхания, проблемам прохождения паводков и переноса загрязнений в разветвлённых речных бассейнах, потоков транспорта в мегаполисах, информационных потоков в компьютерных и телекоммуникационных сетях, динамического нагружения каркасных сооружений, интенсивных энергетических потоков в региональных электрических сетях. Редакция журнала, коллеги и друзья выражают искренние соболезнования его родным и близким. Светлая память об Александре Сергеевиче Холодове навсегда сохранится в наших сердцах!
Abstract:
Ключевые слова:


Литература / References

Точные поглощающие условия в начально-краевых задачах вычислительной электродинамики. Обзор / Exact Absorbing Conditions for the Initial Boundary Value Problem of Computational Electrodynamics. Review

Пазынин В.Л. / Pazynin, V.L.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины
Сиренко К.Ю. / Sirenko, K.Yu.
Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
Сиренко Ю.К. / Sirenko, Yu.K.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины
Яшина Н.П. / Yashina, N.P.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины
Выпуск в базе РИНЦ
Пазынин В.Л., Сиренко К.Ю., Сиренко Ю.К., Яшина Н.П. Точные поглощающие условия в начально-краевых задачах вычислительной электродинамики. Обзор // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 2–33. DOI: 10.25210/jfop-1704-002033
Pazynin, V.L., Sirenko, K.Yu., Sirenko, Yu.K., Yashina, N.P. Exact Absorbing Conditions for the Initial Boundary Value Problem of Computational Electrodynamics. Review // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 2–33. DOI: 10.25210/jfop-1704-002033


Аннотация: Бесконечность. В обзоре рассма- тривается основные достижения в решении этой про- блемы, обусловленные построением и практическим использованием, так называемых точных поглощаю- щих условий, постановка которых на виртуальных границах новых компактных областей анализа не приводит к каким-либо искажениям физики процес- сов, моделируемых математическими средствами.
Abstract: One of the most difficult theoretical problems of computational electrodynamics is related to the correct limitation of the computational domain chosen for such model initial-boundary value problems, with unbounded (up to infinity) analysis area. In the review, we consider the principal achievements in solving this problem, based on the construction and practical implementation of so-called exact absorbing conditions, i.e. conditions, which formulation of on the virtual boundaries of new, compact areas of analysis does not lead to any distortions in the physics of processes modeled by mathematical means.
Ключевые слова: волноводные узлы, периодические струк- туры, компактные неоднородности свободного про- странства, уходящие волны, нелокальные и локаль- ные точные поглощающие условия, initial boundary value problems of electrodynamics, waveguide units and junctions, periodic structures, compact inhomogeneities in the free space, outgoing waves, волноводные узлы


Литература / References
  1. Mur, G. Absorbing Boundary Conditions for the Finite Difference Approximation of the Time-Domain Electromagnetic Field Equations // IEEE Transactions on Electromagnetic Capability. 1981. Vol. 23. No. 4. P. 377-382.
  2. Fang, J. Absorbing Boundary Conditions Applied to Model Wave Propagation in Microwave Integrated Circuits // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 1994. Vol. 42. No. 8. P. 1506-1513.
  3. Mei, K.K., Fang, J. Superabsorbtion — a Method to Improve Absorbing Boundary Conditions // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1992. Vol. 40. No. 9. P. 1001-1010.
  4. Betz, V., Mittra, R. A Boundary Condition to Absorb Both Propagating and Evanescent Waves in a FDTD Simulation // IEEE Microwave and Guided Wave Letters. 1993. Vol. 3. No. 6. P. 182-184.
  5. Berenger, J.-P. A Perfectly Matched Layer for the Absorption of Electromagnetic Waves // Journal of Computational Physics. 1994. Vol. 114. No. 1. P. 185-200.
  6. Berenger, J.-P. Three-Dimensional Perfectly Matched Layer for Absorption of Electromagnetic Waves // Journal of Computational Physics. 1996. Vol. 127. No. 2. P. 363-379.
  7. Sacks, Z.S., Kingsland, D.M., Lee, R., Lee, J.F. A Perfectly Matched Anisotropic Absorber for Use as an Absorbing Boundary Condition // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1995. Vol. 43. No. 12. P. 1460-1463.
  8. Taflove, A., Hagness, S.C. Computational Electrodynamics: the Finite-Difference Time-Domain Method. Boston: Artech House, 2005. 1006p.
  9. Jin, J. The Finite Element Method in Electromagnetics. New York: John Wiley & Sons, 2002. 753p.
  10. Сиренко Ю. Моделирование и анализ переходных процессов в открытых периодических, волноводных и компактных резонаторах. Харьков: ЭДЭНА, 2003. 364c.
  11. Sirenko, Yu., Strom, S., Yashina, N. Modeling and Analysis of Transient Processes in Open Resonant Structures. New Methods and Techniques. New York: Springer, 2007. 353p.
  12. Sirenko, Yu., Strom, S. (Eds). Modern Theory of Gratings. Resonant Scattering: Analysis Techniques and Phenomena. New York: Springer, 2010. 390p.
  13. Кравченко В. Ф., Сиренко Ю. К., Сиренко К. Ю. Преобразование и излучение электромагнитных волн открытыми резонансными структурами. Моделирование и анализ переходных и установившихся процессов. — М.: Физматлит, 2011. 318c.
  14. Sirenko, Yu., Velychko, L. (Eds). Electromagnetic Waves in Complex Systems: Selected Theoretical and Applied Problems. New York: Springer, 2016. 446p.
  15. Майков А. Р., Свешников А. Г., Якунин С. А. Разностная схема для нестационарных уравнений Максвелла в волноводных системах // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1986. Т. 26. № 6. С. 851-863.
  16. Ладыженская О. А. Краевые задачи математической физики. М.: Наука, 1973. 408c.
  17. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука, 1968. 720c.
  18. Владимиров В. С. Уравнения математической физики. М.: Наука, 1988. 512c.
  19. Абрамовиц М., Стиган И. (ред.). Справочник по специальным функциям. М.: Мир, 1979. 832c.
  20. Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. Т. 1. Преобразования Фурье, Лапласа, Меллина. М.: Наука, 1969. 344c.
  21. Перов А. О., Сиренко Ю. K. Нестационарные модельные задачи электродинамической теории решеток // Радиофизика и электроника. 1997. Т. 2. № 2. С. 66-86.
  22. Sirenko, Yu.K. Exact “Absorbing” Conditions in Outer Initial Boundary-Value Problems of the Electrodynamics of Nonsinusoidal Waves. Part 2: Waveguide Units and Periodic Structures // Telecommunications and Radio Engineering. 2002. Vol. 57. No. 12. P. 1-31.
  23. Софронов И. Л., Довгилович Л. Е., Краснов Н. А. Об аппроксимации прозрачных граничных условий с высоким порядком точности для волнового уравнения // Компьютерные исследования и моделирование. 2014. Т. 6. № 1. С. 45-56.
  24. Софронов И. Л. Условия полной прозрачности на сфере для трехмерного волнового уравнения // Доклады Академии наук (РАН). 1992. Т. 326. № 6. С. 953-957.
  25. Sirenko, Yu.K. Exact “Absorbing” Conditions in Outer Initial Boundary-Value Problems of the Electrodynamics of Nonsinusoidal Waves. Part 5: Plausible Extensions and Unresolved Problems // Telecommunications and Radio Engineering. 2003. Vol. 59. No. 5-6. P. 1-27.
  26. Сиренко К. Ю. Транспортные операторы в аксиально-симметричных задачах электродинамики несинусоидальных волн // Электромагнитные волны и электронные системы. 2006. Т. 11. № 11. С. 15-26.
  27. Сиренко К. Ю., Сиренко Ю. К. Точные «поглощающие» условия в начально-краевых задачах теории открытых волноводных резонаторов // Журнал вычислительной математики и математической физики. 2005. Т. 45. № 3. С. 509-525.
  28. Sirenko, K., Pazynin, V., Sirenko, Yu., Bagci, H. An FFT-Accelerated FDTD Scheme with Exact Absorbing Conditions for Characterizing Axially Symmetric Resonant Structures // Progress in Electromagnetics Research. 2011. Vol. 111. P. 331-364.
  29. Майков А. Р., Поезд А. Д., Свешников А. Г., Якунин С. А. Разностные схемы начально-краевых задач для уравнений Максвелла в неограниченной области // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1989. Т. 29. № 2. С. 239-250.
  30. Shafalyuk, O., Sirenko, Yu., and Smith, P. Simulation and Analysis of Transient Processes in Open Axially-Symmetrical Structures: Method of Exact Absorbing Boundary Conditions. Book Chapter in Zhurbenko V. (ed): Electromagnetic Waves. P. 99-116. Rijeka: InTech, 2011.
  31. Бейтмен Г., Эрдейи А. Высшие трансцендентные функции. Т. 2. М.: Наука, 1974. 296c.
  32. Градштейн И. С., Рыжик И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Изд-во физ.-мат. литературы, 1963. 1100c.
  33. Прудников А. П., Брычков Ю. А., Маричев О. И. Интегралы и ряды. Элементарные функции. М.: Наука, 1981. 800c.
  34. Sirenko, Yu.K. Exact “Absorbing” Conditions in Outer Initial Boundary-Value Problems of the Electrodynamics of Nonsinusoidal Waves. Part 3: Compact Inhomogeneties in Free Space // Telecommunications and Radio Engineering. 2003. Vol. 59. No. 1-2. P. 1-31.
  35. Вязьмитинова А. И., Пазынин В. Л., Сиренко Ю. К. Моделирование излучения импульсных волн коаксиального круглого волновода // Радиофизика и электроника. 2001. Т. 6. № 1. С. 22-29.
  36. Vyazmitinova, A.I., Pazynin, V.L., Perov, A.O., Sirenko, Yu.K., Akdogan, H., and Yaldiz, E. Pulse Antennas: Accurate Solution of Two-Dimensional Model Problems for Structures with Gratings as Dispersive Elements // Telecommunications and Radio Engineering. 2001. Vol. 55. No. 8. P. 1-14.
  37. Sofronov, I.L. Artificial Boundary Conditions of Absolute Transparency for Two- and Three-Dimensional External Time-Dependent Scattering Problems // European Journal of Applied Mathematics. 1998. Vol. 9. No. 6. P. 561-588.
  38. Софронов И. Л. О применении прозрачных граничных условий в задачах аэроакустики // Математическое моделирование. 2007. Т. 19. № 8. С. 105-112.
  39. Hagstrom, T. Radiation Boundary Conditions for the Numerical Simulation of Waves // Acta Numerica. Cambridge University Press. 1999. Vol. 8. P. 47-106.
  40. Оlivier, J.C. On the Synthesis of Exact Free Space Absorbing Boundary Conditions for the FDTD Method // IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 1992. Vol. 40. No. 4. P. 456-460.
  41. Grote, M.J. Local Nonreflecting Boundary Condition for Maxwell’s Equations. Basel: Preprint No. 2004-15, Department of Mathematics University of Basel, 2004. 36p.
  42. Майков А. Р., Свешников А. Г., Якунин С. А. Нелокальные условия излучения для нестационарной системы уравнений Максвелла // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1990. Т. 30. № 12. С. 1785-1796.
  43. Shafalyuk, O., Smith, P., and Velychko, L. Rigorous Substantiation of the Method of Exact Absorbing Conditions in Time-Domain Analysis of Open Electrodynamic Structures // Progress in Electromagnetics Research B. 2012. Vol. 41. P. 231-249.
  44. Perov, A.O., Sirenko, Yu.K., and Yashina, N.P. Explicit Conditions for Virtual Boundaries in Initial Boundary Value Problems in the Theory of Wave Scattering // Journal of Electromagnetic Waves and Applications. 1999. Vol. 13. No. 10. P. 1343-1371.
  45. Майков А. Р., Поезд А. Д., Якунин С. А. Экономичный метод вычисления нестационарных нелокальных по времени условий излучения для волноводных систем // Журнал вычислительной математики и математической физики. 1990. Т. 30. № 8. С. 1267-1271.
  46. Майков А. Р. О приближенных условиях на открытой границе для волнового уравнения и уравнения Клейна-Гордона // Вычислительные методы и программирование. 2005. Т. 6. № 1. С. 290-303.
  47. Майков А. Р. О приближенных условиях на открытой границе для уравнения Клейна-Гордона и их эффективности на больших временных интервалах // Вычислительные методы и программирование. 2012. Т. 13. № 1. С. 139-148.
  48. Поезд А. Д., Свешников А. Г., Якунин С. А. Точные дискретные нестационарные условия излучения в сферической системе координат в отсутствие азимутальной симметрии // Математические модели явлений и процессов. 1991. Т. 3. № 2. С. 30-41.
  49. Sirenko, Yu.K., Velychko, L.G., and Erden, F. Time-Domain and Frequency-Domain Methods Combined in the Study of Open Resonance Structures of Complex Geometry // Progress in Electromagnetics Research. 2004. Vol. 44. P. 57-79.
  50. Velychko, L.G., Sirenko, Yu.K., and Velychko, O.S. Time-Domain Analysis of Open Resonators. Analytical Grounds // Progress in Electromagnetics Research. 2006. Vol. 61. P. 1-26.
  51. Pazynin, V.L., Sirenko, K.Yu. The Strong Approach to Analysis of Transients in the Axially Symmetrical Waveguide Units // Telecommunication and Radio Engineering. 2006. Vol. 65. No. 1. P. 1-18.
  52. Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Преобразование импульсных ТЕ0n- и ТM0n-волн аксиально-симметричными волноводными узлами. Простые неоднородности // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. Т. 10. № 8. С. 29-39.
  53. Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Преобразование импульсных ТЕ0n- и ТM0n-волн аксиально-симметричными волноводными узлами. Щелевые резонансы // Электромагнитные волны и электронные системы. 2005. Т. 10. № 10. С. 21-26.
  54. Мележик П. Н., Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Преобразование импульсных ТЕ0n- и ТM0n-волн аксиально-симметричными волноводными узлами. Специальные задачи // Электромагнитные волны и электронные системы. 2006. Т. 11. № 2-3. С. 22-29.
  55. Сиренко К. Ю., Пазынин В. Л. Аксиально-симметричные излучатели импульсных и монохроматических ТЕ0n- и ТM0n-волн // Успехи современной радиоэлектроники. 2006. № 4. С. 52-69.
  56. Sirenko, K.Yu. Slot Resonances in Axially Symmetric Radiators of Pulse-Modulated and Monochromatic ТM0n-Modes // Telecommunication and Radio Engineering. 2007. Vol. 66. No. 1. P. 9-21.
  57. Chernobrovkin, R.E., Ivanchenko, I.V., Korolev, A.M., Popenko, N.A., and Sirenko, K.Yu. The Novel Microwave Stop-Band Filter // Active and Passive Electronic Components. 2008. Vol. 2008, ID745368. 5p.
  58. Kuzmitchev, I.K., Melezhyk, P.M., Pazynin, V.L., Sirenko, K.Yu., Sirenko, Yu.K., Shafalyuk, O.S., and Velychko, L.G. Model Synthesis of Energy Compressors // Радиофизика и Электроника. 2008. Т. 13. № 2. С. 166-172.
  59. Sirenko, K.Yu. Splitting of Super-Broadband Pulses by Simple Inhomogeneities of Circular and Coaxial Waveguide // Telecommunication and Radio Engineering. 2008. Vol. 67. No. 16. P. 1415-1428.
  60. Velychko, L.G., Sirenko, Yu.K. Controlled Changes in Spectra of Open Quasi-Optical Resonators // Progress in Electromagnetics Research B. 2009. Vol. 16. P. 85-105.
  61. Sirenko, K.Yu., Sirenko, Yu.K., and Yashina, N.P. Modeling and Analysis of Transients in Periodic Gratings. II. Resonant Wave Scattering // Journal of the Optical Society of America A. 2010. Vol. 27. No. 3. P. 544-552.
  62. Евдокимов А. П., Крыжановский В. В., Пазынин В. Л., Сиренко К. Ю. Вращающееся сочленение КВЧ-диапазона // Радиофизика и электроника. 2010. Т. 15. № 2. С. 22-26.
  63. Sirenko, K., Pazynin, V., Sirenko, Yu., and Bagci, H. Compression and Radiation of High-Power Short Radio Pulses. I. Energy Accumulation in Direct-Flow Waveguide Compressors // Progress in Electromagnetics Research. 2011. Vol. 116. P. 239-270.
  64. Sirenko, K., Pazynin, V., Sirenko, Yu., and Bagci, H. Compression and Radiation of High-Power Short Radio Pulses. II. A Novel Antenna Array Design with Combined Compressor/Radiator Elements // Progress in Electromagnetics Research. 2011. Vol. 116. P. 271-296.
  65. Pazynin, V.L. Compression of Frequency-Modulated Electromagnetic Pulses in Sections of Regular Waveguides // Telecommunications and Radio Engineering. 2012. Vol. 71. No. 20. P. 1833-1857.
  66. Granet, G., Melezhik, P., Sirenko, K., and Yashina, N. Time-And-Frequency Domains Approach to Data Processing in Multiwavelength Optical Scatterometry of Dielectric Gratings // Journal of the Optical Society of America A. 2013. Vol. 30. No. 3. P. 427-436.
  67. Sautbekov, S., Sirenko, Yu., and Vertiy, A. Rigorous Simulation of Diffraction Radiation Effect: Electrodynamics of Periodic Structures Places in the Surface Wave Field of Dielectric Waveguides // Telecommunications and Radio Engineering. 2013. Vol. 72. No. 14. P. 1263-1278.
  68. Вертий А. А., Саутбеков С. С., Сиренко Ю. К., Яшина Н. П. Эффекты дифракционного излучения в конечных плоских и аксиально-симметричных периодических структурах // Физические основы приборостроения. 2013. Т. 2. № 4. С. 36-52.
  69. Sautbekov, S., Sirenko, Yu., Yashina, N., and Vertiy, A. Rigorous 2-D Model for Study of Pulsed and Monochromatic Waves Propagation Near the Earth’s Surface // International Journal of Antennas and Propagation. 2014. Vol. 2014, Article ID158297. 8p.
  70. Burambayeva, N., Sautbekov, S., Sirenko, Yu., and Vertiy, A. Compact Open Resonator as the Power-Storage Unit for a Microwave Compressor // Telecommunications and Radio Engineering. 2015. Vol. 74. No. 1. P. 29-40.
  71. Sautbekov, S., Sirenko, K., Sirenko, Yu., and Yevdokimov, A. Diffraction Radiation Effects: a Theoretical and Experimental Study // Antennas and Propagation Magazine, IEEE. 2015. Vol. 57. No. 5. P. 73-93.
  72. Balatay, A., Begimova, A., Duisengali, G., Yeleusinova, G., Kasabayeva, D., Maimurynova, A., Tlegen, M., and Sirenko, Yu. Polarization Sensitivity of Reflection and Semi-Transparent Periodic Structures // Telecommunications and Radio Engineering. 2015. Vol. 74. No. 14. P. 1241-1256.
  73. Melezhik, P., Ney, M., Sautbekov, S., Sirenko, Yu., Vertiy, A., and Yashina, N. Directional Antenna Based on Vavilov-Cherenkov Radiation // Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 75. No. 12. P. 1051-1056.
  74. Pazynin, V.L., Maiboroda, M.V. Electromagnetic Pulse Compression in Sections of Helically Coiled Waveguides// Telecommunication and Radio Engineering. 2017. Vol. 76. No. 3. P. 209-225.
  75. Pazynin, V.L., Maiboroda, M.V. Compression of Electromagnetic Pulses with Piecewise Linear Laws of Amplitude and Frequency Modulation // Telecommunication and Radio Engineering. 2017. Vol. 76. No. 4. P. 277-284.
  76. Пазынин В. Л. Свойства мультиплета в спектре колебаний связанных волноводных резонаторов // Радиофизика и электроника. 2017. Т. 8(22). № 1. С. 3-14.
  77. Ney, M., Sirenko, K.Yu., Sirenko, Yu.K., Sliusarenko, H.O., and Yashina, N.P. 2-D Photonic Crystals: Electromagnetic Models of the Method of Exact Absorbing Conditions // Telecommunication and Radio Engineering. 2017. Vol. 76. No. 3. P. 185-207.
  78. Oppenheim, A.V., Schafer, R.W. Discrete-Time Signal Processing. Englewood Cliffs. NJ: Prentice-Hall, 2009. 1120p.

Моделирование распространения частотно-модулированного сигнала в ионосферной плазме с учетом отклоняющего поглощения и влияния внешнего магнитного поля / Frequency-Modulated Signal in an Ionospheric Plasma with Allowance for the Deflecting Absorption and the Effect of an External Magnetic Field

Бова Ю.И. / Bova, Yu.I.
Автономная некоммерческая организация высшего образования Российский новый университет / RUS Автономная некоммерческая организация высшего образования Российский новый университет
Крюковский А.С. / Kryukovsky, A.S.
Автономная некоммерческая организация высшего образования Российский новый университет / RUS Автономная некоммерческая организация высшего образования Российский новый университет
Лукин Д.С. / Lukin, D.S.
Автономная некоммерческая организация высшего образования Российский новый университет / RUS Автономная некоммерческая организация высшего образования Российский новый университет
Выпуск в базе РИНЦ
Бова Ю.И., Крюковский А.С., Лукин Д.С. Моделирование распространения частотно-модулированного сигнала в ионосферной плазме с учетом отклоняющего поглощения и влияния внешнего магнитного поля // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 34–45. DOI: 10.25210/jfop-1704-034045
Bova, Yu.I., Kryukovsky, A.S., Lukin, D.S. Frequency-Modulated Signal in an Ionospheric Plasma with Allowance for the Deflecting Absorption and the Effect of an External Magnetic Field // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 34–45. DOI: 10.25210/jfop-1704-034045


Аннотация: Проведено математическое моделирование распро- странения радиоволн в ионосфере с учетом магнит- ного поля Земли, частотной модуляции и влияния частоты соударений электронов на отклоняющее поглощение. Рассмотрены проекции лучей на разные координатные плоскости: на плоскость распростра- нения, боковую плоскость и «вид сверху». Исследо- ваны поглощение радиоволны и расходимость вдоль лучей и влияние этих факторов на ослабление ампли- туды радиосигнала. Расчеты выполнены для дневной и ночной моделей электронной концентрации высо- коширотной ионосферной плазмы. Сопоставлены результаты вычислений в случае обыкновенной и необыкновенной волны.
Abstract: A mathematical simulation of the propagation of radio waves in the ionosphere has been carried out, taking into account the earth’s magnetic field, frequency modulation and the influence of the collision frequency of electrons on deflecting absorption. The projections of the rays onto different coordinate planes are considered: on the propagation plane, lateral plane and «top view». The absorption of the radio wave and the divergence along the rays and the influence of these factors on the attenuation of the amplitude of the radio signal are studied. Calculations are performed for day and night models of electron concentration of high-latitude ionospheric plasma. The results of calculations in the case of ordinary and extraordinary waves are compared.
Ключевые слова: радиоволны, ионосфера, поглощение, расходимость, магнитное поле, частотная модуляция, бихаракте- ристическая система, mathematical simulation, radio waves, ionosphere, absorption, divergence, magnetic field, frequency modulation , радиоволны


Литература / References
  1. Иванов В. А., Иванов Д. В., Лащевский А. Р., Рябова М. И. Исследование дисперсионных искажений широкополосных элементов непрерывного ЛЧМ-сигнала при изменении их длительности сверх критической. // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Серия: Радиотехнические и инфокоммуникационные системы, 2014. № 1(20). С. 43-53.
  2. Захаров В. Е., Котова Д. С. Моделирование дисперсионных искажений ЛЧМ-импульсов радиоволн в ионосфере. // Труды XXIV Всероссийской научной конференции «Распространение радиоволн», (29 июня-5 июля 2014; Иркутск) / Иркутск: ИСЗФ СО РАН, 2014. Т. 4. С. 97-100.
  3. Крюковский А. С., Лукин Д. С., Кирьянова К. С. Метод расширенной бихарактеристической системы при моделировании распространения радиоволн в ионосферной плазме. // Радиотехника и электроника, М.: Наука. 2012. Т. 57. № 9. С. 1028-1034.
  4. Крюковский А. С., Лукин Д. С., Растягаев Д. В. Теория пространственной фокусировки видеоимпульсов в диспергирующих средах. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т. 12. № 8. С. 15-25.
  5. Крюковский А. С., Зайчиков И. В. Особенности распространения радиоимпульсов в средах с дисперсией. // Электромагнитные волны и электронные системы. 2008. Т. 13. № 8. С. 36-41.
  6. Кирьянова К. С., Крюковский А. С. Особенности лучевого распространения радиоволн в ионосфере Земли // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. 2012. № 11. С. 25-28.
  7. Крюковский А. С., Растягаев Д. В., Скворцова Ю. И. Исследование распространения частотно-модулированных пространственно-временных сигналов в неоднородной анизотропной ионосфере //Вестник Российского нового университета. Серия «Управление, вычислительная техника и информатика» / М.: РосНОУ, 2013. Вып. 4. С. 47-52.
  8. Крюковский А. С., Лукин Д. С., Растягаев Д. В., Скворцова Ю. И. Математическое моделирование распространения частотно-модулированных радиоволн в ионосферной плазме // Радиотехника и электроника, 2015, Т. 60. № 10. С. 1001-1009.
  9. Крюковский А. С., Лукин Д. С., Растягаев Д. В., Скворцова Ю. И. Численное моделирование распространения пространственно-временных частотно-модулированных радиоволн в анизотропной среде//Т-Com: Телекоммуникации и транспорт. 2015. Т. 9. № 9. С. 40-47.
  10. Крюковский А. С., Скворцова Ю. И. Математическое моделирование распространения радиоволн в нестационарной плазме с учетом кривизны поверхности Земли и ионосферных слоев. //Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели анализ и управление. 2016. № 1-2. С. 34-40
  11. Бова Ю. И. Математическое моделирование распространения радиоволн в ионосфере Земли в зависимости от высоты источника излучения //Вестник Российского нового университета. Серия: Сложные системы: модели анализ и управление. 2016. № 3. С. 10-15.
  12. Крюковский А. С., Скворцова Ю. И. Влияние пространственно-временных возмущений ионосферной плазмы на распространение радиоволн. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2016. Т. 59. № 12-3. С. 131-135.
  13. Дэвис К. Радиоволны в ионосфере. М.: Мир. 1973. 502 с.
  14. Лукин Д. С., Палкин Е. А. Численный канонический метод в задачах дифракции и распространения электромагнитных волн в неоднородных средах. М.: МФТИ, 1982. 159 с.
  15. ГОСТ 25645.146-89 Ионосфера Земли. Модель глобального распределения концентрации, температуры и эффективной частоты соударений электронов. Часть 1. Таблицы параметров. М.: Издательство стандартов, 1990 год. 30 с.
  16. Крюковский А. С., Лукин Д. С. К вопросу о поле в окрестности каустического острия в ионосферном плазменном слое. // Радиотехника и электроника, 1981. Т. 26. № 6. С. 1121-1126.
  17. Крюковский А. С., Лукин Д. С., Палкин Е. А. Численное сравнение двух асимптотических методов решения задач дифракции волн в плавнонеоднородных средах // Изв. МВ и ССО СССР (Радиофизика). 1986. Т. 29. № 1. С. 79-88.
  18. Крюковский А. С., Растягаев Д. В. О необходимых и достаточных условиях образования каспоидных катастроф. // Распространение и дифракция волн в неоднородных средах. Сб./ М.: МФТИ 1989. С. 56-60.
  19. Крюковский А. С., Растягаев Д. В. Исследование устойчивых фокусировок, возникающих при нарушении симметрии волнового фронта. // Дифракция и распространение электромагнитных волн. Сб./ М.: МФТИ, 1993. С. 20-37.
  20. Казанцев А. Н., Лукин Д. С., Спиридонов Ю. Г. Метод исследования распространения радиоволн в неоднородной магнитоактивной ионосфере. // Космические исследования, 1967. Т. 5. Вып. 4. С. 593-600.
  21. Лукин Д. С., Спиридонов Ю. Г. Применение метода характеристик для численного решения задач распространения радиоволн в неоднородной и нелинейной среде. // Радиотехника и электроника, 1969. Т. 14. № 9. С. 1673-1677.
  22. Крюковский А. С. Равномерная асимптотическая теория краевых и угловых волновых катастроф. Монография. М.: РосНОУ, 2013. — 368 с.
  23. Крюковский А. С., Скворцова Ю. И. Применение теории катастроф для описания пространственно-временной структуры частотно-модулированного сигнала в плазме // Электромагнитные волны и электронные системы. 2013. Т. 18. № 8. С. 18-23.
  24. Дорохина Т. В., Крюковский А. С., Лукин Д. С. Информационная система «Волновые катастрофы в радиофизике, акустике и квантовой механике». // Электромагнитные волны и электронные системы. 2007. Т. 12. № 8. С. 71-75.

Методы анализа процессов рассеяния и генерации волн нелинейными слоистыми средами / Methods for Analyzing the Scattering and Generation Processes of Waves by Nonlinear Layered Media

Ангерман Л. / Angermann, L.
Технический университет Клаустал / RUS Технический университет Клаустал
Яцик В.В. / Yatsyk, V.V.
Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины / RUS Институт радиофизики и электроники им. А.Я. Усикова НАН Украины
Яцик Н.В. / Yatsyk, M.V.
Харьковский национальный университет радиоэлектроники / RUS Харьковский национальный университет радиоэлектроники
Выпуск в базе РИНЦ
Ангерман Л., Яцик В.В., Яцик Н.В. Методы анализа процессов рассеяния и генерации волн нелинейными слоистыми средами // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 46–55. DOI: 10.25210/jfop-1704-046055
Angermann, L., Yatsyk, V.V., Yatsyk, M.V. Methods for Analyzing the Scattering and Generation Processes of Waves by Nonlinear Layered Media // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 46–55. DOI: 10.25210/jfop-1704-046055


Аннотация: Приведена математическая модель и развиты чис- ленные методы анализа, направленные на исследова- ние свойств резонансного рассеяния и генерации волн нелинейной слоистой диэлектрической струк- турой. Рассматривается изотропный, немагнитный, линейно поляризованный (Е поляризация), нелиней- ный слоистый диэлектрический объект с кубической поляризуемостью среды. Возбуждение нелинейной структуры осуществляется квазиоднородным полем. В общем случае падающее поле представимо пакетом фазово-синхронизованных плоских волн. Возмуще- ние состоит из сильного электромагнитного поля на основной частоте, приводящего к генерации кратных гармоник, и из слабых полей кратных гармоник, не приводящих к генерации, но оказывающих влияние на процесс рассеяния и генерации колебаний нели- нейной структурой. В рамках самосогласованного подхода с учетом динамики спектров, характеризуе- мой относительной добротностью собственных коле- баний на частотах возбуждения и генерации соответ- ствующих линеаризованных спектральных задач с индуцированными диэлектрическими проницаемо- стями, проведен анализ резонансных свойств рассея- ния и генерации волн нелинейной слоистой структурой.
Abstract: A mathematical model and numerical methods of analysis are presented to study the properties of resonance scattering and generation waves by by a nonlinear layered dielectric structure. We consider an isotropic, nonmagnetic, linearly polarized (E polarization), nonlinear layered dielectric object with a cubic polarizability of the medium. The excitation of a nonlinear structure is executed by a quasihomogeneous field. In the general case, the incident field is formed by a packet of phase-synchronized plane waves. It consists of a strong electromagnetic field at the basic frequency, which leads to the generation of multiple harmonics, and of weak fields at multiple harmonics that do not lead to generation, but which affect the process of scattering and wave generation by the nonlinear structure. In the framework of a self-consistent approach, taking into account the dynamics of the spectra characterized by the relative quality factor of the eigen oscillations at the excitation and generation frequencies of the corresponding linearized spectral problems with induced dielectric permittivities, an analysis of the resonance properties of scattering and wave generation by a nonlinear layered structure is carried out.
Ключевые слова: самосогласован- ный анализ, кубическая поляризуемость, резонансное рассеяние, генерация колебаний, относительная добротность, nonlinear layers, self-consistent analysis, cubic polarizability, resonant scattering, oscillation generation, самосогласован- ный анализ


Литература / References
  1. Gibbs H. M. Optical Bistability: Controlling Light with Light. New York: Academic Press, 1985.
  2. Siegel P.H. Terahertz Technology // IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. 2002. Vol. 50. No. 3. P. 910-928.
  3. Kivshar Y.S., Agrawal G.P. Optical Solitons. From Fibers to Photonic Crystals. New York: Academic Press, 2003.
  4. Reimann K. Table-top sources of ultrashort THz pulses // Rep. Prog. Phys. 2007. Vol. 70. P. 1597-1632.
  5. Валовик Д.В., Смирнов Ю.Г. Распространение электромагнитных волн в нелинейных слоистых средах. Пенза: Изд-во ПензГУ, 2009.
  6. Gavrilenko V.I. Optics of Nanomaterials. Singapore: Pan Stanford Publishing, 2011.
  7. Kochetova L.A., Prosvirnin S.L., Tuz V.R. Optical Bistability in a Grating with Slits Filled Nonlinear Media // Progress In Electromagnetics Research M. 2014. Vol. 35. P. 133-139. doi: 10.2528/PIERM14012606
  8. Бровенко А.В., Мележик П.Н., Поединчук А.Е., Трощило А.С. Численный алгоритм решения задачи дифракции электромагнитных волн на плоском слое с Керровской нелинейностью // Радіофізика та електроніка. 2017. Т. 22. № 3. C. 8-13.
  9. Ангерман Л., Кравченко В.Ф., Пустовойт В.И., Яцик В.В. Резонансное рассеяние и генерация колебаний канализирующими нелинейными слоистыми средами // ДАН, 2013. Т. 453. № 5. C. 496-500. (English translation: Angermann L., Kravchenko V.F., Pustovoit V.I., Yatsyk V.V. Resonance Scattering and Generation of Oscillations by Channeling Nonlinear Layered Media // Doklady Physics. 2013. Vol. 58. No. 12. P. 535-539). doi: 10.1134/S1028335813120045
  10. Angermann L., Yatsyk V.V. The multifunctional process of resonance scattering and generation of oscillations by nonlinear layered structures // Cogent Physics. 2016. Vol. 3. No. 1. P. 1-19. doi: 10.1080/23311940.2016.1158342
  11. Angermann L., Yatsyk V.V., Yatsyk M.V. Preset field approximation and self-consistent analysis of the scattering and generation of oscillations by a layered structure // Inverse Problems and Large-Scale Computations. Springer Proceedings in Mathematics & Statistics 52 / Еditeds by Larisa Beilina and Yury V. Shestopalov. Switzerland: Springer International Publishing. 2013. Chapter 4. P. 41-56.
  12. Angermann L., Yatsyk V.V., Yatsyk M.V. The Type-Conversion of Oscillations at the Excitation of Nonlinear Layered Media // Bulletin of V. Karazin Kharkiv National University. Series “Mathematical Modelling. Information Technology. Automated Control Systems”. 2015. Issue 27. P. 13-21.
  13. Ангерман Л., Яцик В.В., Яцик Н.В. Об одном подходе к анализу резонансного рассеяния и генерации волн нелинейными слоистыми и периодическими структурами //Физические основы приборостроения. 2017, Т. 6. № 1. С. 106-117. doi: 10.25210/jfop.1701.106117
  14. Angermann L., Yatsyk V.V., Yatsyk M.V. The Dynamics of Processes of Resonant Scattering and Generation of Waves by a Three-Layer Dielectric with a Nonlinear Medium // Bulletin of V. Karazin Kharkiv National University. Series “Mathematical Modelling. Information Technology. Automated Control Systems”. 2017. Issue 33. P. 7-18.
  15. Kleinman D.A. Nonlinear Dielectric Polarization in Optical Media // Phys. Rev. 1962. Vol. 126. P. 1977-1979.
  16. Шестопалов В.П., Сиренко Ю.К. Динамическая теория решеток. Киев: Наук. думка, 1989.
  17. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1973.
  18. Форсайт Дж., Малькольм М., Моулер К. Машинные методы математических вычислений. М.: Мир, 1980.
  19. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программное обеспечение. М.: Мир, 1998.

Проекционные соотношения непрерывности для волноведущих структур лестничного типа с учетом особенностей на ребрах / Projective Relations of Continuity for Ladder Type Wave-Guided Structures with Account of Singularities on the Edges

Боголюбов А.Н. / Bogolyubov, A.N.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Пикунов В.М. / Pikunov, V.M.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Ерохин А.И. / Erokhin, A.I.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Могилевский И.Е. / Mogilevsky, I.E.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Светкин М.И. / Svetkin, M.I.
Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова / RUS Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова
Выпуск в базе РИНЦ
Боголюбов А.Н., Пикунов В.М., Ерохин А.И., Могилевский И.Е., Светкин М.И. Проекционные соотношения непрерывности для волноведущих структур лестничного типа с учетом особенностей на ребрах // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 56–61. DOI: 10.25210/jfop-1704-056061
Bogolyubov, A.N., Pikunov, V.M., Erokhin, A.I., Mogilevsky, I.E., Svetkin, M.I. Projective Relations of Continuity for Ladder Type Wave-Guided Structures with Account of Singularities on the Edges // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 56–61. DOI: 10.25210/jfop-1704-056061


Аннотация: В работе предлагается метод сшивания электромаг- нитного поля в области стыка волноведущих систем прямоугольных сечений различного размера с уче- том особенностей полей на входящих металлических ребрах. На основе предложенных проекционных соот- ношений строится матрица трансформаций, связыва- ющая комплексные амплитуды полей в различных сечениях волновода.
Abstract: In this paper a method for coupling the electromagnetic field in the region of the joint between waveguides of rectangular cross-sections of various sizes with taking into account the singularities of the fields on the re-entrant metal edges is proposed. Based on the suggested projective relations the transformation matrix is constructed that connects the complex field amplitudes in different cross- sections of the waveguide.
Ключевые слова: многоза- зорные структуры, особенности электромагнитного поля на ребрах, полиномы Гегенбауэра, waveguide, multi-gap structure, singularities of the electromagnetic field on the edges, многоза- зорные структуры


Литература / References
  1. Ильинский А. С., Трубников С. В., Федосеева Н. А. Исследование Резонансных явлений в фазированной антенной решетке из прямоугольных волноводов. С. 131-143. В кн. Математические модели и оптимизация вычислительных алгоритмов. Изд. Московского Университета, 1993.
  2. Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн. М.: Наука, 1989. 430с.
  3. Пикунов В. М., Свешников А. Г. Математическое моделирование задач сильноточной релятивистской плазменной СВЧ электроники. Энциклопедия низкотемпературной плазмы. Серия Б. Справочные приложения, базы и банки данных. Том VII -1.2008. С. 555-556.
  4. Свешников А. Г., Могилевский И. Е. Избранные математические задачи теории дифракции. М.: Физический факультет МГУ. 2012.
  5. Ерохин А. И., Могилевский И. Е., Родякин В. Е., Пикунов В. М. Математическая модель прямоугольной волноведущей системы c импедансными стенками // Ученые записки физического факультета Московского университета. 2016. № 6. С. 1661106-1661106.
  6. Силин Р. А., Чепурных И. П. Расчет характеристик резонаторов, которые можно представить в виде сочленения волноводов. // РЭ. 1990. Т. 35. № 2. С. 287.
  7. Ильинский А. С., Слепян Г. Я. Колебания и волны в электродинамических системах с потерями. М.: изд. Московского университета, 1983. 231 с.
  8. Meixner, J. The Behavior Electromagnetic Field at Edges //IEEE Trans. 1972. Vol. AP-20. July. P. 44-446.
  9. Заргано Г. Ф., Лерр А. М., Ляпин В. П., Синявский Г. П. Линии передачи сложных сечений. Ростов-на-Дону: Изд-во РГУ, 1983. 320 стр.
  10. Митра Р., Ли С. Аналитические методы теории волноводов. М.: Мир, 1974. 323 с.
  11. Градштейн И. С., Рыжикб И. М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: ГИФМЛ, 1963.

Электрофизические характеристики монокристаллов |CdTe| и |CdZnTe| для неохлаждаемых полупроводниковых детекторов ядерного излучения / Electrophysical Characteristics of CdTe and CdZnTe Monocrystals for Uncooled Semiconductor Radiation Detectors

Газизов И. М. / Gazizov, I.M.
Институт физико-технических проблем / RUS Институт физико-технических проблем
Каплунов И. А. / Kaplunov, I.A.
Тверской государственный университет / RUS Тверской государственный университет
Никифорова А. Н. / Nikiforova, A.N.
Институт физико-технических проблем / RUS Институт физико-технических проблем
Ольнев А. А. / Olnev, A.A.
Институт физико-технических проблем / RUS Институт физико-технических проблем
Смирнов А. А. / Smirnov, A.A.
Институт физико-технических проблем; Тверской государственный университет / RUS Институт физико-технических проблем; Тверской государственный университет
Выпуск в базе РИНЦ
Газизов И. М., Каплунов И. А., Никифорова А. Н., Ольнев А. А., Смирнов А. А. Электрофизические характеристики монокристаллов |CdTe| и |CdZnTe| для неохлаждаемых полупроводниковых детекторов ядерного излучения // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 62–67. DOI: 10.25210/jfop-1704-062067
Gazizov, I.M., Kaplunov, I.A., Nikiforova, A.N., Olnev, A.A., Smirnov, A.A. Electrophysical Characteristics of CdTe and CdZnTe Monocrystals for Uncooled Semiconductor Radiation Detectors // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 62–67. DOI: 10.25210/jfop-1704-062067


Аннотация: Приведены результаты измерения параметров пере- носа неравновесных носителей заряда в широкозонных полупроводниках |CdTe| и |CdZnTe|. Измерения выпол- нены для оценки перспектив использования отече- ственных материалов для неохлаждаемых полупрово- дниковых детекторов ядерного излучения. Получен- ные данные показывают, что уровень технологии роста кристаллов в настоящее время позволяет создавать детектирующие структуры для спектрометрии гамма- излучения, радиационной безопасности и дозиметрии.
Abstract: Results of measurement of transport parameters of non- equilibrium charge carriers in wide-bandgap semiconductors (|CdZnTe|) are presented. The measurements were performed to assess the prospects for using domestic materials for uncooled semiconductor nuclear radiation detectors. The obtained data show that the technology of crystal growth allows creating detection structures for gamma-ray spectrometry, radiation safety and dosimetry.
Ключевые слова: теллурид кадмия, широкозонные полупроводники, детектирующие структуры, гамма-спектрометры, CdTe, CdZnTe, semiconductor detectors, cadmium(zinc) telluride, wide-bandgap semiconductors, detecting structures, gamma-ray spectrometers, CdTe, теллурид кадмия


Литература / References
  1. Акимов Ю. К. Полупроводниковые детекторы ядерных излучений. Дубна: ОИЯИ, 2009. 277 c.
  2. Залетин В. М. Разработки полупроводниковых детекторов на широкозонных материалах // Атомная энергия. 2004. Т. 97. Вып. 5. C. 362-370.
  3. K. Hecht. Zeits. For the mechanism of the photoelectric primary current in insulating crystals // Phys. 1932. Vol. 77. P. 235-245.
  4. Ramo, S. Currents induced by electron motion // Proceedings IRE. 1939. P. 584-585.
  5. Springer Handbook of Crystal Growth / G. Dhanaraj, K. Byrappa, V. Prasad, M. Dudley (Eds.). Heidelberg-London-New York: Springer. 2010. P. 286-292.
  6. Physics Reference Manual. Geant4. Ver. 9.6.0 (30th November, 2012).

Моделирование пьезокомпозита для создания оптимальной конструкции гидроакустического приемника / Modeling Piezocomposite to Create the Optimal Design of Hydroacoustic Receiver

Доля В.К. / Dolya, V.K.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Мараховский М.А. / Marakhovskiy, M.A.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Панич А.А. / Panich, A.A.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Свирская С.Н. / Svirskaya, S.N.
Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета / RUS Научное конструкторско-технологическое бюро «Пьезоприбор» Южного федерального университета
Выпуск в базе РИНЦ
Доля В.К., Мараховский М.А., Панич А.А., Свирская С.Н. Моделирование пьезокомпозита для создания оптимальной конструкции гидроакустического приемника // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 68–73. DOI: 10.25210/jfop-1704-068073
Dolya, V.K., Marakhovskiy, M.A., Panich, A.A., Svirskaya, S.N. Modeling Piezocomposite to Create the Optimal Design of Hydroacoustic Receiver // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 68–73. DOI: 10.25210/jfop-1704-068073


Аннотация: В основе современных гидроакустических преобразова- телей всё чаще используются пьезокомпозиты связно- сти 1-3, обладающие множеством преимуществ по срав- нению с монолитной пьезокерамикой (высокая объём- ная чувствительность, низкий акустический импеданс, пониженная плотность). С целью оптимизации строе- ния и характеристик пьезокомпозита связности 1-3, проведено моделирование методом конечных элемен- тов. В результате моделирования исследовано влияние расположения и степени заполнения пьезоактивной составляющей в объёме пьезокомпозита на его свой- ства. Установлено, что расчетные и экспериментальные данные совпадают. На основе полученных данных сфор- мулированы условия оптимальной композиции, обла- дающей максимальными значениями коэффициента преобразования по заряду ( M ).
Abstract: At the heart of modern hydroacoustic transducers are increasingly used composites of 1-3 connectivity, which has many advantages compared with monolithic piezoelectric ceramics (high volumetric sensitivity, low acoustic impedance, low density). To optimize the structure and characteristics of piezocomposite connectivity 1-3, the simulation by the finite element method. As a result of modeling the influence of location and extent of filling piezoactive component in the volume of piezocomposite on its properties. It is established that the calculated and experimental data coincide. Based on the data formulated conditions optimal compositions have maximum values of conversion factor in the charge ( M ).
Ключевые слова: коэффициент пре- образования по заряду, пьезоактивная составляющая, гидроакустические приемники, piezocomposite, the conversion factor in the charge, коэффициент пре- образования по заряду


Литература / References
  1. Nicolaides, K., Jideani, J. Evaluation of the Side Lobe Level Properties of 1-3 and 2-2 Piezocomposite Sonar Transducers with Printed Triangular Shape Electrodes in Comparison to a Convention Transducer Comprising of six PZT Bars with Analogue Network // Physics Procedia, 2015. Vol. 70. P. 978.
  2. Avellaneda, M., Swart, P.J. Calculating the Performance of 1-3 Piezoelectric Composites for Hydrophone Applications: An effective medium approach // J. Acoust. Soc. Am., 1998. Vol. 103. P. 1449.
  3. Свирская С.Н. Пьезокерамическое материаловедение. Р-Д.: Южный федеральный университет, 2009.
  4. Крупник A.M., Сажина А.Б., Осипова С.Е. Влияние электрического сопротивления полимерной матрицы и условий поляризации на пьезомодуль композитов на основе мелкодисперсной керамики и ПВДФ // Тезизы докладов II Всесоюзного семинара. М.: Отделение НИИТЭХИМа, 1989.
  5. Лущейкин Г.А. Полимерные пьезоэлектрики. М.: Химия, 1990.

Формирование ультразвуковых изображений и характеризация визуализируемых неоднородностей в многоэлементном линзовом акустическом микроскопе / Ultrasonic Imaging and Characterization of the Visualized Discontinuities in Multi-Element Lens Acoustic Microscope

Титов С.А. / Titov, S. A.
Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН / RUS Институт биохимической физики им. Н. М. Эмануэля РАН; Научно-технологический центр уникального приборостроения РАН
Выпуск в базе РИНЦ
Титов С.А. Формирование ультразвуковых изображений и характеризация визуализируемых неоднородностей в многоэлементном линзовом акустическом микроскопе // Физические основы приборостроения. 2017. Т. 6. № 4(26). С. 74–81. DOI: 10.25210/jfop-1704-074081
Titov, S. A. Ultrasonic Imaging and Characterization of the Visualized Discontinuities in Multi-Element Lens Acoustic Microscope // Physical Bases of Instrumentation. 2017. Vol. 6. No. 4(26). P. 74–81. DOI: 10.25210/jfop-1704-074081


Аннотация: Рассмотрен многоэлементный линзовый акустиче- ский микроскоп, в котором используется плоская дву- мерная ультразвуковая решетка в сочетании со сфери- ческой акустической линзой. В параксиальном при- ближении показано, что пространственно-временной сигнал микроскопа пропорционален функции рассея- ния визуализируемой акустической неоднородности. Рассмотрен способ обработки сигнала с целью форми- рования ультразвуковых изображений и оценки функ- ций рассеяния наблюдаемых объектов. Предложено использовать оценку функции рассеяния для анализа и характеризации неоднородностей, размеры которых сравнимы с разрешающей способностью.
Abstract: The multi-element lens acoustic microscope based on a flat two-dimensional ultrasonic array integrated with a spherical acoustic lens is considered. It is shown in the paraxial approximation that the spatio-temporal signal of the microscope is proportional to the scattering function of the visualized acoustic object. The signal processing technique for the ultrasonic imaging and estimation of the scattering functions of discontinuities is discussed. It is proposed to use the estimated scattering function for analysis and characterization of the small discontinuities with dimensions at the spatial resolution level.
Ключевые слова: ультразву- ковая решетка, ультразвуковая визуализация, функция рассеяния, пространственно-временной сигнал, acoustic microscope, ultrasonic array, ultrasonic visualization, scattering function, ультразву- ковая решетка


Литература / References
  1. Maev, R. Advances in acoustic microscopy and high resolution imaging: from principles to applications. Weinheim, Germany: Wiley-VCH, 2013. 400 p.
  2. Ермолов И. Н., Ланге Ю. В. Ультразвуковой контроль. М.: Машиностроение, 2004. 864 С.
  3. Birks, A.S., Green, R.E., and McIntire, P. Ultrasonic Testing Handbook. 2nd ed., V. 7. Columbus, OH: Amer. Soc. Nondestructive Testing, 1991. 893 P.
  4. Zhang, J, Drinkwater, B.W, and Wilcox, P.D. Defect characterization using an ultrasonic array to measure the scattering coefficient matrix // IEEE Trans. Ultrason.Ferroelect. Freq. Cont. V. 55, 2008. No. 10. P. 2254-2265.
  5. Zhang, J, Drinkwater, B.W, Wilcox, P.D, and Hunter, A.J. Defect detection using ultrasonic arrays: the multimode total focusing method // NDTE Int. V. 43, 2010. No. 2. P. 123-33.
  6. Титов С. А., Маев Р. Г. Линзовый акустический микроскоп с двумерной ультразвуковой решеткой // Письма в ЖТФ. Т. 42, 2016. № 9. С. 8-15.
  7. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970. С. 13-83.
  8. Левин В. М., Петронюк Ю. С., Титов С. А. Обработка пространственно-временного сигнала акустического микроскопа для определения скоростей объемных ультразвуковых волн и толщины слоистых объектов // Физические основы приборостроения. Т. 5, 2016. № 4 (21). С. 80-89.
  9. Титов С. А., Маев Р. Г., Богаченков А. Н. Линзовый акустический микроскоп с линейной решеткой в режиме измерения параметров слоистых объектов // Российский технологический журнал. Т. 4, 2016. № 2 (11). С. 25-30.
  10. Кайно Г. Акустические волны: Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. М.: Мир, 1990. С. 199-232.
  11. Лепендин Л. Ф. Акустика. М.: Высш. школа, 1978. С. 257.