Білоус о і, Корнєєнков В К, Сухоручко О Н, Фісун А І

Інститут радіофізики та електроніки ім А Я Усикова НАН України вул Ак Проскури, 12, Харків, 61085, Україна тел: / 057/720-33-08, e-mail: obel@irekharkovua

Анотація – Досліджено Е-поляризовані коливання четирехзеркального відкритого резонатора (ОР), одне з дзеркал якого представляє собою ешелет з рівними гранями Отримано спектри і топологія полів Е-поляризацію зовано коливань такого резонатора в восьмиміліметрову діапазоні довжин хвиль

I                                       Введення

Відкриті резонатори (ОР) з відбивними дифракційними гратами ешелеттного типу широко застосовуються при конструюванні високостабільних за частотою твердотільних і електронновакуумних джерел випромінювання міліметрового діапазону Звичайно застосовуються прямокутні ешелет з рівними гранями з порівнянним з довжиною хвилі періодом При цьому коефіцієнт відбиття від ешелет сильно залежить від поляризації падаючого на нього випромінювання При Н-поляризованому випромінюванні зазвичай використовують ешелет в режимі автоколлімаціі, коли коефіцієнт відбиття близький до 1 [1]

Puc 2 HepecmpoiJKa резонатора переміщенням бокового дзеркала

Fig 2 Resonator retuning by means of side mirror shift

Однак для вирішення багатьох технічних завдань потрібне застосування дисперсійних ЗР з Е-поляризованим випромінюванням При цьому режим автоколлімаціі не використовується, оскільки коефіцієнт відбиття від грат при автоколлімаціі стає істотно меншим 1

У даній роботі викладаються результати експериментального дослідження Е-поляризованих коливань складного многозеркального відкритого резонатора, одним із дзеркал якого є ешелет-ная відбивна решітка

II                               Основна частина

Складний відкритий резонатор (СОР) утворений чотирма відбивачами: верхнім 1 і боко

Рис 3 Розподіл поля поблизу верхнього сферичного дзеркала одного з вищих типів коливань

вим 4 сферичними, ешелеттним 2 і плоским

3 дзеркалами (рис1)

Рис 1 Конструкція складного відкритого резонатора

Fig 1 Complicated open resonator

Fig 3 Field distribution of one of high modes near upper mirror

В експерименті використовувався відкритий резонатор з наступними геометричними розмірами: верхнє сферичне дзеркало – діаметр апертури 2а = 40 мм, зріз сегментів до 36 мм, радіус кривизни – Ri = 110mm бічне сферичне дзеркало – діаметр апертури 2а = 40 мм, зріз сегментів до

19 мм, радіус кривизни – R2 = 80 мм ешелет має 5 зубців з рівними гранями висотою h = 4,2 мм У центральній частині сферичних дзеркал виконані щілини звязку 0,15 x7, 2 мм, що переходять у хвилевід стандартного перетину для виведення НВЧ енергії, на третій грані ешелет також виконаний отвір звязку для подачі енергії в СОР

Перебудову СОР можна здійснювати переміщенням верхнього та бокового дзеркал як одночасно, так і переміщенням кожного дзеркала окремо

Методика і апаратне забезпечення дослідження спектральних та інших характеристик СОР практично не відрізняється від загальноприйнятих [2]

На рис 2 показано зміна частоти в СОР при зміні відстані між ешелет і бічним дзеркалом і фіксованій відстані (19 мм) між верхнім сферичним і плоским дзеркалами При зміні відстані між дзеркалами на 10 мм частота змінюється на 8 ГГц при цьому збуджується 10 типів коливань Крутизна механічної перебудови для коливань складає 0,69 ГГц / мм

Спектр коливань при зміні відстані між плоским і верхнім сферичним дзеркалами має схожий вигляд але з більшою крутизною перебудови

Візуалізація розподілу поля порушуваних коливань отримані за допомогою методу пробного тіла [3] У спектрі СОР присутні як нижчі, так і вищі типи коливань, що нагадують відповідні типи коливань двохдзеркальних ОР На рис Здля прикладу представлено розподіл поля поблизу верхнього сферичного дзеркала одного з вищих типів коливань (f = 347rrq), який можна ідентифікувати какТЕМггр

На рис4 представлений спектр коливань СОР: суцільною лінією – при знятті потужності з бічного дзеркала, пунктирною – з верхнього дзеркала Добротності возбуждающихся типів коливань не перевищують 1000 Настільки невисокі добротності можна пояснити досить малими розмірами резонатора, що значно зменшує рівні запасається в резонаторі електромагнітної енергії Тим не менш, такі розміри резонатора і отримані значення добротностей прийнято використовувати для стабілізації робочої частоти генераторів дифракційного випромінювання [4]

Рис 4 Спектр вимушених коливань резонатора Fig 4 Spectrum of forced resonator modes

III                                  Висновок

Запропоновано многозеркальная відкрита резонансна система, яка може знайти широке застосування в електроніці міліметрового діапазону довжин хвиль для стабілізації частоти електрон-но-вакуумних приладів

IV                           Список літератури

[1] в п Шестопалов, А А Кириленко, С А Масалов,

Ю К Сіренко Резонансне розсіювання хвиль Т1 Дифракційні решітки – К: Наукова думка, 1986 – 232 с

[2] Вимірювання на міліметрових і субміліметрових хвилях Методи і техніка / Валітов Р А. Дюбко С Ф, Фісун А І та ін / За ред Р А Валітова і Б І Макаренко – М: Радіо і звязок, 1984 – 295 с

[3] А с 1352409 СРСР Пристрій для візуалізації електромагнітних полів у відкритому резонаторі /

Б М Булгаков, Ю І Леонов, А І Фісун, А М Фурсов -Опубл 151187, Бюл № 42

[4] В К Корнєєнков, А І Цвик Управління вихідними характеристиками ГДВ боковим сферо-ешелетним відкритим резонатором / / «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 15-а Міжнародна конференція – Севастополь, 12-16 вересня 2005 року – С 261-262

E-POLARIZATION MODES OF MULTI-MIRROR OPEN RESONATOR WITH ECHELETTE

Belous O I, Korneyenkov V Κ, Sukhoruchko O N, Fisun A I

Institute of Radiophysics and Electronics National Academy of Sciences of Ukraine 12, Proskura Str, Kharkov, 61085, Ukraine Ph: 38-057-720-33-08, e-mail: obel@irekharkovua

Abstract – The E-polarized oscillations of the open four- mirror resonator have been studied One of the mirrors is echelette with equally spaced facers The spectrum and field topology of E-polarized modes have been found for 8-mm wavelength

I                                         Introduction

To excide H-polarized oscillations the autocollimation mode of echelette mirror is usually used This mode has a reflection factor near 1 [1] and yet the dispersion open resonators having E-polarized oscillations are necessary to solve a number of applied problems The way of the E-polarized mode excitation is to use multi-mirror resonator in so far as the efficiency of the autocollimation of E-polarized wave becomes to very small value

II                                        Main Part

Complicated open resonator (COR) is formed by four reflectors: upper (1) and side (2) spherical mirrors, echelette (2) and plane (3) ones (see Fig 1) Displacement of the upper and side mirrors can be effected simultaneously as well as individually with the aim to tune the COR frequency Spectrum and other characteristics of COR were studied according to the universally adopted methods [2] Fig2 illustrates the frequency variation versus the distance between echelette and side mirror The separation between upper spherical and plane mirrors is constant and equal to 19mm The COR spectrum contains the fundamental and higher modes In Fig3 is shown the topology of oscillation (/ = 347 GHz), which can be identified as TEM22q- mode Spectra of forced resonator modes (see Fig4) are not dissimilar in aspect to both excited from side mirror (solid line) and from upper mirror (dotted line) Q-factors of excited modes are no more than 1000 Nevertheless it is customary to assume that the dimensions of resonator and figure of merit are acceptable to use for the orotron frequency stabilization [4]

III                                       Conclusion

Open multi-mirror resonance system has been proposed Resonators of the similar type can be applied in the millimetre- wave vacuum and solid-state devices for frequency stabilization

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р