Микрополосковые фотонные структуры СВЧ-диапазона и их использование для измерения параметров диэлектриков

• Автор: Куликов, Максим Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.03, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ СВЧФОТОННЫХ КРИСТАЛЛОВ

1.1 Электродинамические свойства СВЧфотонных кристаллов с различного рода включениями
1.2 Анализ современного состояния исследований применения СВЧфотонных кристаллов для создания функциональных устройств СВЧэлектроники
2 РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ ОДНОМЕРНЫХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ФОТОННЫХ СТРУКТУР И Е ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ.
2.1 Математическая модель взаимодействия электромагнитного излучения СВЧдиапазона с одномерными микрополосковыми фотонными структурами
2.2 Результаты компьютерного моделирования спектров прохождения микрополосковых фотонных структур
2.3 Результаты компьютерного моделирования спектров прохождения микрополосковых фотонных структур при наличии нарушения периодичности в структуре фотонного кристалла
3 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ НА СВЧ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОДНОМЕРНЫХ МИКРОПОЛОСКОВЫХ ФОТОННЫХ СТРУКТУР.

3.1 Измерение диэлектрической проницаемости твердых материалов.

3.2 Измерение комплексной диэлектрической проницаемости неполярных жидких диэлектриков на СВЧ.
3.3 Измерение комплексной диэлектрической проницаемости полярных жидких диэлектриков на СВЧ.
4 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СВЧИЗЛУЧЕНИЯ С ОДНОМЕРНЫМИ МИКРОПОЛОСКОВЫМИ ФОТОННЫМИ СТРУКТУРАМИ И их ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЖИДКИХ И ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ
4.1 Результаты экспериментального исследования спектров прохождения микрополосковых фотонных кристаллов.
4.2 Использование микрополосковых фотонных структур для измерения параметров жидких и твердых диэлектриков на СВЧ.
4.2.1 Экспериментальное исследование частотных зависимостей коэффициента прохождения микрополосковых фотонных структур с нарушением периодичности в чередовании отрезков микрополосковой линии передачи с большой и .малой шириной полоскового проводника
4.2.2 Измерение электрофизических параметров диэлектрических пластин по частотным зависимостям коэффициента прохоэсдения микрополосковых фотонных структур с нарушением периодичности в
виде изменения длины или диэлектрической проницаемости материала
подложки одного из отрезков микрополосковой линии.
4.2.3 Экспериментальное исследование частотных зависимостей коэффициента прохождения микрополосковых фотонных структур, содержащих неодюродности в виде кюветы с неполярными жидкими диэлектрикам и
4.2.4 Экспериментальное исследование частотных зависимостей коэффициента прохождения микрополосковых фотонных структур, содержащих неоднородности в виде кюветы с полярными жидкими диэлектриками
4.2.5 Измерение комплексной диэлектрической проницаемости растворов полярных жидких диэлектриков на СВЧ
5 РЕЗОНАНСНАЯ СИСТЕМА НА ОСНОВЕ КОРОТКОЗАМКНУТОГО ОТРЕЗКА МИКРОПОЛОСКОВОЙ ЛИНИИ ПЕРЕДАЧИ С
ПОДКЛЮЧЕ ГНЫМ РЛДИОДОМ И ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ДИЭЛЕКТРИКОВ
5.1 Исследование частотной зависимости коэффициента отражения короткозамкнутого отрезка микрополосковой линии передачи с подключенным ргдиодом
5.2 Измерение диэлектрической проницаемости твердых диэлектриков с использованием резонансной системы на основе короткозамкнутого отрезка микрополосковой линии передачи с подключенным рпдиодом.
5.3 Измерение диэлектрической проницаемости твердых диэлектриков с использованием резонансной системы на основе микрополосковой фотонной структуры с подключенным ридиодом
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Показана возможность эффективного электрического управления параметрами микрополоскового фотонного кристалла с помощью подключнного петлевого элемента связи, в центре которого расположен р1п ДИОД, и обосновано его использование в качестве электрически управляемой измерительной системы для определения диэлектрической проницаемости материала образцов, выполняющих роль неоднородности фотонного кристалла. Достоверность результатов диссертации обеспечивается качественным и количественным соответствием выводов теории основным результатам, полученным экспериментально, строгостью используемых математических моделей, корректностью упрощающих допущений, сходимостью вычислительных процессов, к искомым решениям, выполнимостью предельных переходов к известным решениям. Достоверность экспериментальных результатов обеспечена применением стандартной измерительной аппаратуры, обработкой экспериментальных данных с использованием стандартных методов. Реализован метод компьютерного моделирования спектров отражения и прохождения фотонных кристаллов, реализованных на основе микрополосковой линии передачи с периодически изменяющейся шириной полоскового проводника или диэлектрической проницаемости материала подложки. Разработана программная и аппаратная реализация методов измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и твердых диэлектриков с использованием микрополосковых аналогов одномерных фотонных кристаллов, по спектрам прохождения взаимодействующего с фотонным кристаллом электромагнитного излучения. Экспериментально реализована электрически управляемая с помощью петлевого элемента связи, в центре которого расположен р1пдиод, измерительная система на основе микрополоскового фотонного кристалла, в которой измеряемый образец выполняег роль неоднородности фотонного кристалла. По измеренным частотным зависимостям коэффициента пропускания электромагнитного излучения СВЧдиапазона, взаимодействующего с
микрополосковым фотонным кристаллом, при наличии в нм нарушения в виде изменения диэлектрической проницаемости материала подложки одного из отрезков микрополосковой линии, в результате решения обратной задачи при известных параметрах периодически чередующихся отрезков возможно определение диэлектрической проницаемости тврдых и жидких диэлектриков, выполняющих роль неоднородности микрополоскового фотонного кристалла. Чувствительность измерительной системы на основе микрополоскового фотонного кристалла СВЧдиапазона с подключнным петлевым элементом СВЯЗИ, В центре которого расположен р I П ДИОД, к изменению величины диэлектрической проницаемости образца, выполняющего роль неоднородности фотонного кристалла, регулируется величиной протекающего через п диод тока. При равных значениях электрических, длин чередующихся отрезков микрополоскового фотонного кристалла1 обеспечивается равенство ширин запрещнных зон на частотной зависимости коэффициента пропускания фотонного кристалла СВЧдиапазона. Увеличение в этом случае электрической длины одного из структурных отрезков микрополоскового фотонного кристалла приводит к появлению в запрещнной зоне микрополоскового фотонного кристалла донорных окон прозрачности, расположенных вблизи верхней частотной границы запрещенной зоны, а уменьшение электрической длины одного из структурных отрезков микрополоскового фотонного кристалла приводит к появлению акцепторных окон прозрачности, расположенных вблизи нижней частотной границы запрещенной зоны. VI российскояпонском семинаре Перспективные технологии, оборудование и аналитические системы для материаловедения и наноматериалов Материалы. УстьКаменогорск, Казахстан, ВосточноКазахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, июня г. XVII Ii iv, i ii. Международной Крымской конференции СВЧтсхника и телекоммуникационные технологии КрыМиКо. Севастополь, Крым, Украина, 8 сентября г. Международная научнотехническая конференция Микроэлектроника и наноинженерия . Москва, Московский государственный институт электронной техники МИЭТ, ноября г. Международном Форуме по нанотехнологиям. Всероссийской молодежной выставкеконкурсе прикладных исследований, изобретений и инноваций. Саратов, Саратовский государственный университет им. Н. Г.