Физика/ 6. Радиофизика

Герцог А.Н. Кожара Л.И.

Харьковский национальный университет радиоэлектроники, Украина

Моделирование одномерных фотонных кристаллов с помощью полосовых фильтров СВЧ-диапазона

Исследование периодических структур, получивших название фотонные кристаллы, является одним из наиболее интенсивно развивающихся направлений современной прикладной физики. Это обусловлено широкими возможностями применения фотонно-кристаллических структур в различных отраслях науки и техники. В первую очередь это относится к оптоволоконным линиям передачи и различным управляющим устройствам оптического диапазона. Подобные периодические системы находят свое применение также в диапазонах СВЧ и КВЧ [1].

Моделирование периодических структур обычно сопряжено с громоздкими численными расчетами. В связи с этим возникает необходимость разработки эффективных средств расчета необходимых характеристик. В работе [2] рассматривается методика использования микрополосковых аналогов для исследования одномерных фотонных кристаллов.

В данной работе проводится моделирование многослойной структуры оптического диапазона с помощью СВЧ-фильтра в микрополосковом исполнении. Расчет характеристик полосковой структуры проводится с помощью пакета электромагнитного моделирования Microwave Office (бесплатная пробная версия доступна на официальном сайте разработчика http://web.appwave.com). Для определения соответствия закономерностей физических процессов в оптическом и СВЧ диапазонах использовалось аналитическое решение известной задачи о падении света на периодическую структуру.

На рис.1 представлены результаты расчета зависимостей коэффициента отражения от частоты, полученные в результате электромагнитного моделирования микрополоскового фильтра (рис.1а) и рассчитанные аналитически для одномерной периодической структуры (рис1б). Установлено,

что закономерности изменения характеристик многослойной структуры при варьировании её параметров хорошо согласуются с соответствующими закономерностями для полосковой структуры.

В работе также рассмотрена возможность применения моделирования в СВЧ-диапазоне неоднородных структур оптического диапазона с градиентным изменением материальных параметров. Средства компьютерного пакета позволяют анализировать микрополосковые структуры с топологией произвольной формы, соответствующей законам изменения показателя преломления неоднородной среды.

На рис.2 представлены образцы топологии микрополосковых аналогов сред с градиентным изменением материальных параметров.

Литература:

1. J. R. Sirigiri, K. E. Kreischer, J. Machuzak, I. Mastovsky, M. A. Shapiro, and R. J. Temkin. Photonic-Band-Gap Resonator Gyrotron // Physical Review Letters.- 2001.- V.86.- N24.- pp.5628-5631.

2. Б.А. Беляев, А.С. Волошин В.Ф. Шабанов. Исследование микрополосковых аналогов полосно-пропускающих фильтров на одномерных фотонных кристаллах // Радиотехника и электроника 2006.-т.51.- №6.- С. 694-701.