Найти

Результаты поиска

• ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ С ДЛИНОЙ ВОЛНЫ 1,3 МКМ В ДВУМЕРНЫХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ НА ОСНОВЕ GaAs С КОНФИГУРАЦИЕЙ ВОЛНОВОД–МИКРОРЕЗОНАТОР

  Максимилиан Пленингер , С.В. Балакирев , М.С. Солодовник

  133-142

  2025-11-10

  Аннотация ▼

  Фотонные кристаллы – это полупроводниковые структуры, которые характеризуются периодическим изменением диэлектрической проницаемости в пространстве с периодом, соизмеримым с длиной волны электромагнитного излучения. Интерес к ним обусловлен как важностью фундаментальных исследований взаимодействия света с веществом, так и перспективами применения фотонных кристаллов в оптических интегральных схемах и компонентах оптоэлектроники нового поколения. В данной работе представлены результаты исследования закономерностей распространения электромагнитного излучения с длиной волны 1,3 мкм в двумерных фотонных кристаллах на основе арсенида галлия (GaAs). Исследование основано на численной модели в программном пакете Comsol Multiphysics 6.1 и включает анализ распределения напряженности электрического поля в сложных фотонно-кристаллических структурах, состоящих из волновода и связанной с ним гексагональной микрополости (микрорезонатора) с различными геометрическими параметрами. Также проанализировано влияние радиуса дефекта, намеренно внесенного в область волновода, на эффективность передачи излучения в область резонатора. Для численного анализа использовались методы моделирования распространения поперечных электрических волн в двумерных фотонных кристаллах с гексагональной решеткой воздушных отверстий. Геометрические параметры базовой структуры фотонного кристалла оставались постоянными: радиус воздушных отверстий составлял 209 нм, период решетки – 520 нм. Волновод формировался путем удаления одного из рядов воздушных отверстий, а микрорезонатор создавался путем формирования воздушной полости гексагональной формы вблизи волновода. Для повышения эффективности связи между волноводом и резонатором в структуру был внедрен дефект – воздушное отверстие с переменным радиусом. Анализ показал, что максимальная локализация электромагнитного поля в гексагональной полости с диаметром 1,65 мкм достигается при удалении ее от волновода на два ряда воздушных отверстий. При увеличении этого расстояния наблюдается снижение интенсивности поля в пределах резонатора. Введение дефекта позволило значительно повысить эффективность передачи энергии из волновода в резонатор. Наибольшая интегральная напряженность электрического поля в области резонатора наблюдалась при радиусе дефекта в диапазоне от 246 до 290 нм. Полученные данные могут быть использованы при разработке компактных оптических устройств, таких как лазеры, модуляторы и переключатели на основе фотонных кристаллов

• ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА ЗЕРНА ЭНЕРГИЕЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО СВЧ ПОЛЯ

  Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова , А. Н. Савицкий

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Высокая скорость и эффективность нагрева диэлектриков микроволновым излучени-
  ем позволяют использовать электромагнитное поле для нагревания и высушивания прак-
  тически любых содержащих влагу материалов. Одним из перспективных направлений ис-
  пользования СВЧ-энергии является интенсификация процесса сушки зерна. Для обеспечения
  быстрого прототипирования и снижения возможности потерь, обусловленных ошибками
  на различных стадиях разработки и внедрения оборудования, особую значимость приобре-
  тает разработка моделей. Цель данной работы состоит в выполнении имитационного
  моделирования волноводно-щелевой решетки для сушки зерна. Основная задача, котораястоит при моделировании, обеспечить равномерное распределение мощности каждой ще-
  лью. В качестве среды моделирования используется специализированный программный
  комплекс FEKO. Для описания модели используется точный метод расчета – метод мо-
  ментов. Получено распределение электрического поля и удельной поглощаемой мощности в
  слое зерна, подвергающегося СВЧ облучению. Модели были верифицированы путем сравне-
  ния результатов, полученных при различном мешировании элементов поверхности. Моде-
  лирование распределения напряженности электрического поля показало, что отдаление
  волноводов от кюветы с зерном приводит к выравниванию неравномерностей поля, однако
  в этом случае некоторая часть излучаемой мощности рассеивается в пространство.
  При этом увеличение расстояния между волноводами и кюветой с зерном не влияет на
  КСВ антенн. Следует отметить, что в реальной обстановке волновой характер поля
  сглаживается за счет теплопереноса, и это явление не может быть учтено в процессе
  электромагнитного моделирования. Кроме того, следует исследовать весь спектр воз-
  можного изменения диэлектрических параметров зерна, чтобы проанализировать процесс
  распространения волны при высокой влажности зерна. Целесообразно также рассмот-
  реть другие модификации волноводно-щелевых антенн, которые смогут обеспечить более
  равномерный нагрев внутри кюветы с зерном.

• ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАГРЕВА МОЛОКА ЭНЕРГИЕЙ СВЧ ПОЛЯ

  Н. Н. Кисель , А. А. Ваганова, И. А. Ваганов

  2020-10-11

  Аннотация ▼

  Термообработка диэлектрических материалов и пищевых продуктов является одним
  из важных направлений развития производства различной продукции. Использование энер-
  гии электромагнитного поля сверхвысоких частот для сушки, нагрева, размораживания и
  пастеризации пищевых продуктов является перспективным, поскольку такие технологии
  подходят обработки различных диэлектрических материалов и при этом являются эф-
  фективными и экологически чистыми. Несмотря на наличие множества разработок в сфе-
  ре обработки материалов с помощью СВЧ, создание универсального устройства, подходя-
  щего для тепловой обработки любых материалов, затруднительно из-за разнообразия их
  форм и размеров, а также существенного различия электрофизических свойств диэлек-
  триков. Поэтому в каждом конкретном случае требуется создавать оптимальную конст-
  рукцию устройства и выбирать вариант возбуждения электромагнитного поля. Данная
  работа посвящена моделированию поглощения энергии электромагнитного поля СВЧ в
  устройстве для пастеризации молока. С применением САПР FEKO построена 3D модель
  устройства и выполнено моделирование его работы. Проведено исследование влияние угла
  наклона кварцевых трубок на распределение электромагнитного поля в волноводе. Получен-
  ные результаты показывают, что большая часть мощности поглощается ближе к началу
  волновода, причем при увеличении угла наклона трубок это явление имеет более выражен-
  ный характер. На основании проведенных расчетов установлен оптимальный угол наклона
  трубок. Также рассмотрено влияние диаметра и материала трубок. Получены распределе-
  ния электрического поля и удельной мощности, поглощенной на кг диэлектрика в волноводе.Выполнена оценка точности результатов. Возможными модификациями предлагаемой
  конструкции устройства пастеризации могут быть другие варианты расположения тру-
  бок с жидкостью. Также влияние на поглощаемую мощность может оказывать толщина
  стенок трубки. Кроме того, состав молока изменяет его электрофизические свойства, и
  соответственно также может повлиять на уровень поглощаемой мощности. Однако эти
  вопросы требуют дальнейшего исследования.