Резонанс Фано в довгій лінії
DOI:
https://doi.org/10.20535/RADAP.2021.84.88-94Ключові слова:
резонансна характеристика, резонанс Фано , довга лініяАнотація
В статті теоретично обґрунтовано можливість формування асиметричної резонансної характеристики Фaно в довгій лінії (ДЛ) і підтверджено підвищення добротності та зменшення розмірів ДЛ з резонансом Фано, як порівняти з класичним півхвильовим резонатором. Резонанс Фано зумовлений двохвильовою інтерференцією і виникає в структурах різної хвильової природи. Унікальність цього резонансу зумовлена поєднанням у ньому повного проходження та повного відбиття з різким переходом між ними. Для резонансу Фано характерна висока добротність. Для електромагнітних хвиль оптичного діапазону резонанс Фано розглянуто в багатьох публікаціях. Резонансу Фано в радіодіапазоні присвячено лише декілька робіт. В статті виконано порівняння асиметричної резонансної характеристики Фано та симетричної універсальної резонансної кривої. Симетричну резонансну криву визначає один параметр — добротність, а характеристику Фано — два: добротність і параметр асиметрії. Показано, що характеристику Фано можна описати виразом, форма якого така ж, як і для симетричної універсальної резонансної кривої. Встановлено умови, при яких у смузі пропускання ці характеристики близькі. Проаналізовано імпедансні умови повного відбиття, необхідного для формування нуля характеристики Фано. Теоретично обґрунтовано можливість резонансу Фано в довгих лініях (ДЛ) зі шлейфами. Розглянуто структури на основі розімкнутого або короткозамкнутого шлейфа та відрізка ДЛ, а також на основі двох розімкнутих або розімкнутого й короткозамкнутого шлейфів. Виконано математичний аналіз частотних характеристик структур. Наведено параметри ДЛ та розраховані частотні характеристики коефіцієнта проходження ДЛ. Виконано порівняння отриманих частотних характеристик з аналітичною характеристикою Фано, а також з характеристикою класичного півхвильового резонатора. Структури на основі ДЛ з характеристикою Фано дозволяють помітно підвищити добротність, подавити відгуки на найближчих гармоніках та зменшити розміри, як порівняти з півхвильовим резонатором. Продемонстровано можливість реалізації надвузькосмугових частотних характеристик структурою на основі розімкнутого й короткозамкнутого шлейфів.
Посилання
References
Fano U. (1961). Effects of Configuration Interaction on Intensities and Phase Shifts. Physical Review Journals Archive, Vol. 124, Iss. 6, pp. 1866–1878. DOI: 10.1103/PhysRev.124.1866.
Kamenetskii E., Sadreev A. and Miroshnichenko A., eds. (2018). Fano Resonances in Optics and Microwaves: Physics and Applications. Springer International Publishing, Springer Series in Optical Sciences, Vol. 219, 582 p. DOI: 10.1007/978-3-319-99731-5.
Lim W. X. and Singh R. (2018). Universal behaviour of high-Q Fano resonances in metamaterials: terahertz to near-infrared regime. Nano Convergence, Vol. 5, Article number 5. DOI: 10.1186/s40580–018–0137–2.
Limonov M. F., Rybin M. V., Poddubny A. N. and Kivshar Yu. S (2017). Fano resonances in photonics. Nature Photonics, Vol. 11, pp. 543–554. DOI: 10.1038/nphoton.2017.142.
Miroshnichenko A. E., Flach S. and Kivshar Y. S. (2010). Fano resonances in nanoscale structures. Reviews of Modern Physics, Vol. 82, Iss. 3, pp. 2257–2298. DOI: 10.1103/RevModPhys.82.2257.
Rahmani М., Luk’yanchuk B. and Hong M. (2013). Fano resonance in novel plasmonic nanostructures. Laser & Photonics Reviews, Vol. 7, Iss. 3, pp. 329–349. DOI: 10.1002/lpor.201200021.
Cao G., Dong S., Zhou L.-M., Zhang Q., Deng Y., Wang C., Zhang H., Chen Y., Qiu C.-W. and Liu X. (2020). Fano Resonance in Artificial Photonic Molecules. Advanced Optical Materials, Vol. 8, Iss. 10, 1902153. DOI: 10.1002/adom.201902153.
Satpathy S., Roy A. and Mohapatra A. (2012). Fano interference in classical oscillators. European Journal of Physics, Vol. 33, Number 4, pp. 863–871. DOI: 10.1088/0143–0807/33/4/863.
Szalay Z. and Nagy L. (2016). Complex Permittivity Measurement by Fano-resonance. Procedia Engineering, Vol. 168, pp. 1346–1349. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.370.
Lv B., Li R., Fu J., Wu Q., Zhang K., Chen W., Wang Z. and Ma R. (2016). Analysis and modeling of Fano resonances using equivalent circuit elements. Scientific Reports, Vol. 6, 31884. DOI: 10.1038/step31884.
Zaal R. (1983). Spravochnik po rashetu filtrov. [Handbook of filter design]. Moskva, Radio y sviaz Publ., 752 p. [In Russian].
Guru B. S. and Hızıroğlu H. R. (2009). Electromagnetic Field Theory Fundamentals, 2nd ed., NY: Cambridge University Press, 700 p.
Nazarko A. I., Nelin E. A., Popsui V. I. and Timofeeva Yu. F. (2010). High-selectivity electromagnetic crystal. Technical Physics, Vol. 55, pp. 569–570. DOI: 10.1134/S1063784210040237.
Nelin E. A. and Nazarko A. I. (2013). Effective electromagnetocrystalline inhomogeneities. Technical Physics, Vol. 58, pp. 612–614. DOI: 10.1134/S1063784213040166.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2021 Юрій Васильович Непочатих
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
