Экспериментальное определение материальных параметров киральных сред в миллиметровом диапазоне длин волн

Abstract

В работе приведены методики экспериментального определения эффективных материальных параметров киральных сред в миллиметровом диапазоне. Основное внимание уделено экспериментальному исследованию поляризационных свойств киральных сред. Измерены частотные зависимости угла поворота плоскости поляризации электромагнитной волны, прошедшей через исследуемую объемную киральную структуру, состоящую из массива двумерных киральных структур. Рассчитаны частотные зависимости параметра киральности для нескольких значений ее толщины. Показана возможность управления углом поворота плоскости поляризации прошедшей электромагнитной волны и параметром киральности за счет изменения толщины структуры. Экспериментально определена частотная зависимость действительной части параметра киральности по двум методикам и проведено сравнение результатов. Получено качественное совпадение результатов двух методик в области частот, соответствующих максимуму модуля параметра киральности. Результаты исследований могут найти применение при разработке различных телекоммуникационных устройств: фильтров, поляризаторов, направленных ответвителей.

У роботі наведено методики експериментального визначення ефективних матеріальних параметрів кіральних середовищ у міліметровому діапазоні. Основну увагу приділено експериментальному дослідженню поляризаційних властивостей кіральних середовищ. Виміряно частотні залежності кута повороту площини поляризації електромагнітної хвилі, яка пройшла через досліджувану об’ємну кіральну структуру, що складається з масиву двовимірних кіральних структур. Розраховано частотні залежності параметра кіральності для декількох значень її товщини. Показано можливість управління кутом повороту площини поляризації електромагнітної хвилі, що пройшла крізь структуру, і параметром кіральності за рахунок зміни товщини структури. Експериментально визначена частотна залежність дійсної частини параметра кіральності за двома методиками та проведено порівняння результатів. Одержано якісний збіг результатів двох методик в області частот, відповідних максимуму модуля параметра кіральності. Результати досліджень можуть знайти застосування при розробці різних телекомунікаційних пристроїв: фільтрів, поляризаторів, спрямованих відгалужувачів.

The paper presents methods of the experimental determination of the effective constitutive parameters of the chiral media in the millimeter wave range. The focus is on the experimental study of the polarization properties of chiral media. The frequency dependence of the polarization plane rotation angle of the electromagnetic wave transmitted through the investigated bulk chiral structure consisting of the array of two-dimensional chiral structures was analyzed. The frequency dependence of the chirality parameter for several values of its thickness was calculated. The possibility of controlling the angle of the polarization plane of the transmitted electromagnetic wave, and the chirality parameter by changing the thickness of the structure was demonstrated. The frequency dependence of the real part of the chirality parameter by two methods was determined experimentally. The comparison of the obtained characteristics has been carried out. The qualitative agreement between the results of both methods in the vicinity of the frequency of the maximum of the chirality parameter module has been obtained. Results can be used for design of various telecommunication devices: filters, polarizers, directional couplers.