ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
ставе аппаратуры. Для температурной стабилизации размеров резонаторы, как и волноводы, изготовля-
ются из материалов с малым коэффициентом линейного теплового расширения: специальных сплавов,
кварца и некоторых сортов керамики.
3.6 ОПТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ
В настоящее время проблема измерения ε и tg δ диэлектриков в миллиметровом диапазоне волн
решается в основном с помощью оптических методов, в частности применением интерферометров и от-
крытых резонаторов. Открытые оптические резонаторы имеют ряд характерных особенностей, в част-
ности:
• геометрические размеры оптических систем могут быть значительно больше длины волны, что
необходимо для проектирования и изготовления аппаратуры миллиметрового и субмиллиметрового
диапазонов;
• к поперечным размерам оптических систем и исследуемых диэлектрических образцов не предъ-
является каких-либо требований по точности выполнения; они должны быть просто больше поперечных
размеров волновых пучков;
• благодаря одномерности открытых резонаторов существенно разрежается спектр их собствен-
ных частот и увеличивается добротность, что позволяет применять их в миллиметровом и суб-
миллиметровом диапазонах;
• наконец, оптические системы – это открытые системы, не ограниченные со всех сторон какими-
либо стенками. С точки зрения исследований диэлектриков при высокотемпературном нагреве это
весьма существенно, так как облегчает совмещение образца с высокотемпературными средами, при
размещении образца в свободном пространстве (вне механического контакта с измерительной аппара-
турой) представляется возможность исследовать диэлектрические материалы при очень высоких темпе-
ратурах. Последнее обстоятельство позволяет считать оптические методы весьма перспективными для
высокотемпературных исследований диэлектриков.
Названные достоинства ставят задачу расширения границ применения оптических методов и в
область более длинных волн, т.е. в сантиметровый диапазон. Рассмотрим возможность решения та-
кой задачи [6].
Добротность открытого резонатора равна
,)(2
зд
α
+
α
β
≈
lQ
где α
д
– коэффициент дифракционных потерь; α
з
– коэффициент потерь в зеркалах; 2l – расстояние ме-
жду
зеркалами; β – фазовая постоянная заполняющей среды.
Дифракционные потери являются убывающей функцией параметра N,
laN
0
2
2λ=
,
где а – половина раскрыва зеркала.
У резонаторов оптического диапазона α
д
<< α
з
и добротность в основном определяется отражатель-
ной способностью зеркал. Однако с увеличением длины волны: параметр N уменьшается, а дифракци-
онные потери растут, что вызывает необходимость увеличить размеры зеркал. В миллиметровом диапа-
зоне волн эти размеры конструктивно вполне приемлемы, но в сантиметровом диапазоне конструкция
становится весьма громоздкой. Уменьшение дифракционных потерь, а следовательно, и поперечных
размеров резонаторов может быть достигнуто применением неплоских отражающих зеркал (например,
цилиндрических, параболических, сферических). Их особенностью является фокусирующая способ-
ность, в результате чего энергия поля резонатора сосредоточивается в малых областях, ограниченных
так называемыми каустическими поверхностями.
Доказано, что наибольшей добротностью и фокусирующей способностью обладают «конфокаль-
ные» резонаторы со сферическими зеркалами. У конфокальной системы центр сферы одного зеркала
лежит на сфере другого, расстояние между зеркалами (2l) равно радиусу кривизны зеркала (r
0
), а фоку-
сы совпадают. Максимум добротности конфокального резонатора достигается при основном типе коле-
баний T
00n
, который характеризуется концентрацией поля у оси резонатора и его убыванием к перифе-
рии. Причем в сечении z на расстоянии R от оси резонатора поле ослабляется в е раз
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 70
- 71
- 72
- 73
- 74
- …
- следующая ›
- последняя »
