CC BY
41
УДК: 623.541
ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ФОТОННЫХ ТЕРАСТРУЙ МЕЗОМАСШТАБНЫМИ СФЕРОЙ И КУБИКОМ
Олег Владиленович Минин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, заведующий кафедрой метрологии и технологии оптического производства, тел. (383)361-07-45, e-mail: kaf.metrol@ssga.ru
Игорь Владиленович Минин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, доктор технических наук, профессор кафедры метрологии и технологии оптического производства, тел. (383)361-07-45, e-mail: prof.minin@gmail.com
Никита Анатольевич Харитошин
Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, аспирант, тел. (952)940-84-49, e-mail: Kharitoshin.N.A@mail.ru
Рассмотрены особенности формирования фотонных тераструй диэлектрическими ме-зомасштабными частицами в форме сферы и кубика.
Ключевые слова: тераструя, сфера, кубик, моделирование.
PHOTONIC TERAJET FORMATION BY MESOSCALE SPHERE AND CUBOID
Igor V. Minin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., doctor of technical sciences, professor of the department of metrology and optical technology, tel. (383)361-07-45, e-mail: prof.minin@gmail.com
Oleg V. Minin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., doctor of technical sciences, head of a department of metrology and optical technology, tel. (383)361-07-45, e-mail: kaf.metrol@ssga.ru
Nikita A. Kharitoshin
Siberian State University of Geosystems and Technologies, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., a post-graduate student, tel. (952)940-84-49, e-mail: Kharitoshin.N.A@mail.ru
Photonic terajet formation by dielectric mesoscale sphere and cuboid are investigated.
Key words: terajet, sphere, cuboid, simulation.
Ниже приведены сравнительные результаты моделирования особенностей формирования фотонной тераструи для мезомасштабной диэлектрической частицы (показатель преломления 1.46) сферической [1] и кубической [2] формы. Моделирование проведено на коммерческом программном продукте FEKO 5.5 [3]. Падающее излучение линейно поляризовано и направлено по оси У. Сравнения результатов моделирования по рис. 1, 2 показывают: 1. Для одинакового материала диэлектрика область максимальной концентрации сфокусированного излучения для сфера находится внутри частицы, для кубика - вне частицы.
2. Обе частицы обеспечивают одинаковое пространственное разрешение и длину тераструи.
3. «Усиление» (отношение максимального значения интенсивности поля в тераструе к падающему излучению) для кубической частицы выше, чем для сферической.
4. Ширина ДН (полного рассеяния) в дальней зоне для кубической частицы уже, чем для сферической. Однако уровень боковых лепестков рассеяния в плоскости поляризации падающего излучения (ось У) для сферической частицы несколько меньше, чем для кубической.
5. Ширина ДН (полного рассеяния) в дальней зоне для кубической частицы уже, чем это дает классическая формула для квадратной апертуры.
I Average Poyntmg vector
~ HHz|S| I
Average Poynting vector Radar cross section
■3 -1 0 1 2 3 -1SD -1Я] -O) -» -ÍD -3D □ Л О О Ш 15П 130
Position м AigfeTlítgpego
Рис. 1. Формирование фотонной тераструи для сферической диэлектрической частицы диаметром, равным длине волны излучения:
вверху справа - распределение вектора Пойтинга вдоль направления распространения излучения, слева внизу - распределение вектора Пойтинга поперек струи непосредственно за поверхностью сферы, справа внизу - диаграмма
рассеяния поля в дальней зоне
Рис. 2. Формирование фотонной тераструи для кубической диэлектрической частицы с размерами граней, равными длине волны излучения:
вверху справа - распределение вектора Пойтинга вдоль направления распространения излучения, слева внизу - распределение вектора Пойтинга поперек струи непосредственно за поверхностью кубика, справа внизу - диаграмма рассеяния поля в дальней зоне
При этом для кубика в дальней зоне ширина ДН по уровню -3 дб равна 20.6 град. Заметим, что для квадратной апертуры при а» А, при равномерном распределении поля по раскрыву ширина диаграммы направленности в дальней зоне определяется как 2905 = 0.89 Va - в Е плоскости и 2005 = 1.18 АУа - в Н плоскости.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. A. Heifetz, S.-C. Kong, A. V. Sahakian, A. Taflove, and V. Backman. "Photonic Nano-jets," J. Comput. Theor. Nanosci. 6, 1979 (2009).
2. V.Pacheco-Pena, M.Beruete, I.V.Minin, O.V.Minin. "Terajets produced by 3D dielectric cuboids," Appl. Phys. Lett. V.105, 084102 (2014)
3. FEKO - EM Simulation Software. https://www.feko.info/
© О. В. Минин, И. В. Минин, Н. А. Харитошин, 2015
