ВОЗМОЖНОСТИ МИНИАТЮРИЗАЦИИ ВОЛНОВОДНЫХ РЕЗОНАТОРОВ С ПЛЕНКАМИ АКТИВНЫХ СРЕД Волкин А.Л.,Чайников А.А.,Глущенко А.Г.,Глущенко Е.П.

Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики


Номер: 3-1
Год: 2014
Страницы: 9-11
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

Резонаторы, пленки полупроводников, Resonators, film semiconductors

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

В статье исследуются физические свойства и параметры экранированных волноводных резонаторов, включающих пленки полупроводников с отрицательной дифференциальной проводимостью. Установлены условия усиления колебаний в резонаторах с размерами существенно меньшими длины волны.

Текст научной статьи

Резонаторы являются основным элементом устройств от микроволнового до оптического диапазонов. Наиболее распространены и сравнительно подробно исследованы прямоугольные, цилиндрические, коаксиальные и сферические резонаторы [1]. Проблемы миниатюризации устройств СВЧ и КВЧ диапазонов, реализованных на основе экранированных волноводов, связаны с физическими ограничениями на поперечные и продольные размеры структур, которые сопоставимы с длиной волны и зависят от типа колебаний. Уменьшение габаритов резонаторов возможно в области низких частот за счет использования элементов с сосредоточенными параметрами, но проблематично в области микроволнового диапазона длин волн. Возможности резонаторов, построенных на отрезках волноводов, заполненных средами с запредельными параметрами, не рассматривались из-за их, как считалось, непригодности для практического использования. В работах [2,3] было показано, что свойства структур существенно меняются при внесении в резонаторы и волноводы малого сечения запредельных, активных сред, расширяя возможности полупроводниковых волноводных элементов [4]. Рассмотрим экранированные резонаторы, однородно заполненные изотропными средами в бездисперсном приближении. Дисперсия параметров сред существенно меняет физические свойства резонаторов и рассматривается в рамках отдельной работы. Пусть в прямоугольном резонаторе c идеальными металлическими стенками находится (параллельно узким стенкам вдоль оси волновода) пленка диэлектрика с активными параметрами . Широкие стенки волновода размером параллельны плоскости . Узкие стенки размером параллельны плоскости (рис.1). Рассмотрим - волны , распространяющиеся вдоль оси волновода . С учетом граничных условий на боковых металлических стенках волновода: . Рис. 1. Структура резонатора с пленкой активной среды Решение волновых уравнений в областях 1 и 2 ищется в виде: , , где . Граничные условия в плоскости пленки на границе раздела сред представим в виде: , , где - толщина пленки активной среды с диэлектрической проницаемостью . Дисперсионное уравнение структуры имеет вид: . Критическая частота и длина волны определяются из уравнения: . Если пленка расположена в центре резонатора , заполненного диэлектриком () дисперсионное уравнение имеет вид: . С учетом того, что выполняется условие: найдем приближенное решение : Большое уровень усиления и существенное уменьшение резонансной частоты будет наблюдаться при выполнении условий: , . Резонансная структура с пленкой активной среды удобна с точки зрения технологии производства. Следует отметить, что пленочная технология рассматривалась уже достаточно давно как перспективное направление в технологии производства волноводной техники. Однако, пленки ранее не нашли широкого применения из-за их обычно слабого влияния на параметры волноводных устройств и, как следствие, неудовлетворительных параметров устройств на их основе. Рис. 2. Зависимость резонансных частот от параметров пленок Краткие выводы. Резонаторы, заполненные непрозрачными средами с усиливающими параметрами, могут быть использованы как для усиления колебаний, так и в качестве микроустройств с малыми линейными размерами: . Резонансные структуры при введении усиливающих непрозрачных сред имеют большие потенциальные возможности в реализации широкого класса приборов, обладающих существенным рядом преимуществ перед уже имеющимися устройствами. Введение усиления любым из способов приводит к возникновению собственных в области непрозрачности (стимулированный эффект просветления среды). Больший интерес представляют: исследование различных конфигураций резонансных структур и устройств с учетом дисперсионных зависимостей параметров сред в области их непрозрачности.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.