Влияние анизотропии диэлектрической проницаемости и формы поперечного сечения на основные параметры направляемых волн диэлектрических волноводов

• Автор: Гончаренко, Игорь Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 188 c. : ил

Предисловие
Глава I. Методы исследования влияния анизотропии диэлектрической проницаемости и формы поперечного сечения на основные параметры направляемых волн диэлектрических волноводов
1.1 Учёт влияния анизотропии диэлектрической проницаемости
1.2 Учёт влияния формы поперечного сечения волновода
1.3 Метод формул сдвига
Выводы к главе I
Глава 2. Исследование влияния продольной анизотропии на основные параметры направляемых волн круглых и эллиптических диэлектрических волноводов. Метод разделения переменных
2.1. Круглый волновод с продольной анизотропией
2.2. Эллиптический диэлектрический волновод с продольной
анизотропией
Выводы к главе
Глава 3. Исследование влияния анизотропии диэлектрической проницаемости и формы поперечного сечения на основные параметры направляемых волн диэлектрических волноводов. Метод формул сдвига
3.1 Формула сдвига для анизотропных волноводов со сложной формой поперечного сечения
3.2. Влияние анизотропии диэлектрической проницаемости и формы поперечного сечения на критические частоты диэлектрических волноводов

3.3 Постоянные распространения мод анизотропных волноводов
со сложной формой
3.4 Постоянные распространения и критические частоты анизотропных слабонаправляющих волноводов
3.5 Слабонаправляющий волновод с эллиптической внутренней
оболочкой
Выводы к главе
Заключение
Литература
Приложение

Предисловие
Диэлектрические волноводы находят важное применение в качестве передающей среды в миллиметровом диапазоне длин волн и в системах оптической связи. Обладая малыми потерями и низкой дисперсией, они способны передавать широкополосные сигналы на большие расстояния с малыми потерями.
Одной из простейших моделей диэлектрического волновода является круглый диэлектрический цилиндр. В первых работах при теоретическом рассмотрении такой волновод обычно считался прозрачным и изотропным, имеющим постоянное вдоль оси поперечное сечение и резкую границу между собственно волноводом и окружающей средой. Круглый изотропный диэлектрический волновод достаточно хорошо изучен, и все сведения о нём обобщены в ряде монографий [1-3]
Однако на практике всегда наблюдаются те или иные отклонения от идеальной модели. Одним из факторов, влияющих на свойства реальных волноводов, является анизотропия диэлектрической проницаемости. Даже в том случае, когда исходный материал изотропен, в процессе изготовления оптического волновода появляется анизотропия в продольном и поперечном направлениях [4-6] . Хотя такая анизотропия довольно слаба (величина анизотропии показателя преломления в продольном направлении [ 5] , а в поперечном
ХЛ‘10 [ б] ), тем не менее её влияние на больших расстояниях может оказаться весьма заметным.
С другой стороны, в настоящее время предложен ряд конструкций волноводов миллиметрового и оптического диапазонов, у которых в силу конструктивных особенностей имеется анизотропия диэлектрической проницаемости в продольном и поперечном направлениях. Такие конструкции были вызваны необходимостью улучшения характеристик диэлектрических волноводов. Так, например, для миллиметрового диапазона волн предложены так называемые квазидиэлектрические вол-

противление свободного пространства, £ и £0 - диэлектрические проницаемости, а J4 =jwe - магнитные проницаемости соответственно волноводов и внешней среды.
Будем искать собственные волны в виде
; (ЗЛЗ)
где у<» - функция поперечного сечения, которая должна удовлетворять уравнению
*т,(!
a2=fc2£ ' и условию ограниченности при у
|Y(y)| С - константа Г 105]
При решении граничной задачи для плоского диэлектрического волновода получается, что функция поперечного сечения может иметь чётные и нечётные значения, которые переходят одно в другое при замене косинусных функций на синусные и наоборот. Поскольку ход решения для чётных и нечётных функций аналогичен, ограничимся рассмотрением только одной из них, например, чётной.
Чётные функции поперечного сечения имеют вид flOö]
( fcvafj'-'-1»'“11
Г<Г *
[cos где