Известия высших учебных заведений

Прикладная нелинейная динамика

ISSN 0869-6632 (Print)
ISSN 2542-1905 (Online)

Для цитирования:

Бенедик А. И. Расчет электродинамических характеристик фотонно-кристаллического резонатора // Известия вузов. ПНД. 2014. Т. 22, вып. 6. С. 49-58. DOI: 10.18500/0869-6632-2014-22-6-49-58

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Полный текст в формате PDF(Ru):
Иконка PDF 2014no6p049.pdf
(загрузок: 220)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Наука - образованию
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.385.1
DOI: 
10.18500/0869-6632-2014-22-6-49-58

Расчет электродинамических характеристик фотонно-кристаллического резонатора

Авторы: 
Бенедик Андрей Иванович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского (СГУ)
Аннотация: 

Представлены результаты электродинамического моделирования фотонно-кристаллического резонатора для диодного генератора с автоэмиссионным катодом при помощи современных программных пакетов расчета СВЧ-структур. Резонатор образован удалением центрального элемента в периодической двумерной фотонно-кристаллической решетке из диэлектрических стерженьков. Снаружи фотонно-кристаллическая структура окружена металлическим экраном, на торцевых стенках которого в центре дефекта расположены катод и анод. Результаты моделирования показали, что добротность резонатора, в первую очередь, определяется омическими потерями в анодной и катодной пластинах металлического экрана. Путем вариации конструкции вывода ВЧ-энергии можно менять нагруженную добротность резонатора в широких пределах, что позволяет оптимизировать выходную мощность и КПД генератора.  

Ключевые слова: 
Вакуумная микроэлектроника
фотонно-кристаллический резонатор
диодный генератор
нагруженная добротность
Список источников: 
  1. Srivastava V. THz vacuum microelectronic devices // J. Phys.: Conf. Series. 2008. Vol. 114. No 1. 012015.
  2. Ives R.L. Microfabrication of high-frequency vacuum electron devices // IEEE Trans. Plasma Sci. 2004. Vol. 32, No 3. P. 1277.
  3. Booske J.H., Dobbs R.J., Joye C.D., Kory C.L., Neil G.R., Park G.S., Park J.H., Temkin R.J. Vacuum electronic high power terahertz sources // IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 2011. Vol. 1, No 1. P. 54.
  4. Sirigiri J.R., Kreischer K.E., Machuzak J., Mastovsky I., Shapiro M.A., Temkin R.J. Photonic-band-gap resonator gyrotron // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 86, No 24. P. 5628.
  5. Ashutosh, Jain P.K. Design and analysis of metallic photonic band gap cavity for a gyrotron // Journal of Microwaves, Optoelectronics and Electromagnetic Applications. 2012. Vol. 11, No 2. P. 242.
  6. Singh A., Jain P.K. Multimode analysis and PIC simulation of a metal PBG cavity gyrotron oscillator // Progress in Electromagnetics Research M. 2014. Vol. 39. P. 11.
  7. Joo Y.-D., Park G.-S., Kim D.-H., Kim J.-I., Jeon S.-G., Han S.-T., Jung S.-S., Kim J.-U. Design of a third-harmonic gyrotron oscillator using a photonic crystal cavity // Japanese Journal of Applied Physics. 2009. Vol. 48. 074502
  8. Nanni E., Lewis S., Shapiro M., Temkin R. A high gain photonic band gap gyrotron amplifier // Proc. 14th IEEE International Vacuum Electronics Conference. 21–23 May 2013, Paris, France.
  9. Han S.-T., Jeon S.-G., Shin Y.-M., Jang K.-H., So J.-K., Kim J.-H., Chang S.-S., Park G.-S. Experimental investigations on miniaturized high-frequency vacuum electron devices // IEEE Trans. Plasma Sci. 2005. Vol. 33, No 2. P. 679.
  10. Jeon S.-G., Shin Y.-M., Jang K.-H., Han S.-T., So J.-K., Joo Y.-D., Park G.-S. High order mode formation of externally coupled hybrid photonic-band-gap cavity // Appl. Phys. Lett. 2007. Vol. 90, No 2. 021112.
  11. Jang K.-H., Jeon S.-G., Kim J.-I., Won J.-H., So J.-K., Bak S.-H., Srivastava A., Jung S.-S., Park G.-S. High order mode oscillation in a terahertz photonic-band-gap multibeam reflex klystron // Appl. Phys. Lett. 2008. Vol. 93, No 21. 211104.
  12. Liu X., Lei H., Yu T., Feng J., Liao F. Characteristics of terahertz slow-wave system with two-dimensional photonic band-gap structure // Optics Communications. 2008. Vol. 281, No 1. P. 102.
  13. Gong Y., Yin H., Wei Y., Yue L., Deng M., Lu Zh., Xu X., Wang W., Liu P., Liao F. Study of traveling wave tube with folded-waveguide circuit shielded by photonic crystals // IEEE Trans. Electron Devices. 2010. Vol. 57. No 5. P. 1137.
  14. Shapiro M.A., Brown W.J., Mastovsky I., Sirigiri J.R., Temkin R.J. 17 GHz photonic band gap cavity with improved input coupling // Phys. Rev. ST Accel. Beams. 2001. Vol. 4. 042001.
  15. Smirnova E.I., Kesar A.S., Mastovsky I., Shapiro M.A., Temkin R.J. Demonstration of a 17-GHz, high-gradient accelerator with a photonic-band-gap structure // Phys. Rev. Lett. 2005. Vol. 95, No 7. 074801.
  16. Han S.-T. A high-frequency monotron employing two-dimensional, dielectric photonic-crystal, diode resonator // 35th Int. Conf. Infrared Millim. Terahertz Waves (IRMMW-THz). Rome, Italy, 2010.
  17. Han S.-T. Numerical study on radio-frequency field emission from carbon nanotube film in a photonic crystal diode resonator // J. Korean Phys. Soc. 2011. Vol. 59, No 1. P. 141.
  18. Бенедик А.И. Численное моделирование генератора на основе диода с авто-эмиссионным катодом и фотонно-кристаллическим резонатором // Изв. вузов. Прикладная нелинейная динамика. 2012. Т. 20, No 2. С. 63.
  19. Benedik A.I., Ryskin N.M., Han S.T. Theory and simulation of field emission diode oscillators // Phys. Plasmas. 2013. Vol. 20. No 8. 083117.
  20. Johnson S.G., Joannopoulos J.D. Block-iterative frequency domain methods for Maxwell’s equations in a planewave basis // Optics Express. 2001. Vol. 8, No 3. P. 173.
  21. Oskooi A.F., Roundy D., Ibanescu M., Bermel P., Joannopoulos J.D., Johnson S.G. MEEP: A flexible free-software package for electromagnetic simulations by the FDTD method // Computer Physics Communications. 2010. Vol. 181. P. 687–702.
  22. High Frequency Structure Simulator (HFSS) of ANSYS. [Online]. Available: http://www.ansoft.com/products/hf/hfss/
Поступила в редакцию: 
27.11.2014
Принята к публикации: 
27.11.2014
Опубликована: 
30.04.2015
Краткое содержание:
Иконка PDF a2014no6p049.pdf
(загрузок: 92)
  • 1734 просмотра