Розповсюдження плоскої хвилі в неоднорідному одновимірному силовому ланцюжку: ефект прозорості
DOI:
https://doi.org/10.32347/2411-4049.2022.1.102-110Ключові слова:
радіаційні захисні екрани, плоска хвиля, неоднорідний ланцюжок Герца, ефект прозорості, ТГц спектроскопія неоднорідностей, декоровані хвильоводиАнотація
Розповсюдження плоскої хвилі в одновимірному силовому ланцюжку із герцівськими контактами проаналізовано в лінійному наближенні для випадків із наявністю інкорпорованої одинарної та подвійної домішок (дефектів). Визначено алгоритм аналітичного розв’язку керуючих рівнянь та знаходження коефіцієнтів відбиття та пропускання падаючого випромінювання.
В термінах фазових зсувів встановлено частотний критерій мультирежимів генерації прозорих мод для неоднорідних ланцюжків (із подвійними домішками), аналогічних ефекту Рамзауера – Таунсенда у розсіянні електронів на атомах інертних газів. Отримані теоретичні результати узгоджуються із даними, отриманими з альтернативних джерел. Обговорюються можливості застосування террагерцівської спектроскопії пропускання випромінювання для структурної діагностики і виявлення неоднорідностей, домішок та дефектів в дискретних мікромеханічних (гранульованих) системах. Зокрема, проаналізовані попередні експериментальні дані з розсіяння террагерцівського випромінювання на зразках з гранульованих матеріалів із різними ступенями впакування, від низько- до щільновпакованих, які наочно вказують на залежність коефіцієнта пропускання від ступеня впакування та формування відповідної зонної структури спектрів. Отримані результати обговорюються також з точки зору застосувань до створення елементної бази фотонної схемотехніки у субміліметровому діапазоні із використанням декорованих домішками та структурованих низьковимірних дискретних силових ланцюжків.
Бажаному підвищенню потужності перешкоджає поріг руйнування кварцу (порядку 1 МВт/см2), тому ключовим елементом схемотехнічного дизайну є збільшення діаметра волокна із збереженням одномодового режиму генерації. Спеціально підібрана структура кільцевих шарів приводить до резонансного згасання поля в оболонці світловода, що перешкоджає витіканню енергії. Цей ефект, аналогічний бреггівському відбиттю в кристалічних ґратках, дозволяє створювати високодобротні оптичні волокна з великою площею моди.
Посилання
Nesterenko, V. F. (2001). Nonlinear impulses in particulate materials. Dynamics of Heterogeneous Materials. Springer-Verlag, NY, 1-136. https://doi.org/10.1007/978-1-4757-3524-6_1.
Man, Y., Boechler, N., Theocharis, G., Kevrekidis, P. G., & Daraio, C. (2012). Defect modes in one-dimensional granular crystals. Phys. Rev. E, 85(3). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.85.037601.
Achilleos, V., Theocharis, G., & Skokos, Ch. (2016). Energy transport in one-dimensional disordered granular solids. Phys. Rev. E, 93(2). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.93.022903.
Zhang, Y., Hasan, M. A., Starosvetsky, Y., McFarland, D. M., & Vakakis, A. F. (2015). Nonlinear mixed solitary–shear waves and pulse equi-partition in a granular network. Physica D, 291, 45-61. https://doi.org/10.1016/j.physd.2014.10.005.
Miroshnichenko, A. E., Flach, S., & Kivshar, Yu. S. (2010). Fano resonances in nanoscale structures. Rev. Mod. Phys. 82(3). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.2257.
Kauppila, W. E., Stein, T. S., & Jesion, G. (1976). Direct Observation of a Ramsauer–Townsend Effect in Positron–Argon Collisions. Phys. Rev. Lett., 36(11) 580 https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.36.580.
Gianturco, F. A. & Thompson, D. G. (1976). The Ramsauer – Townsend effect in methane. J. Phys. B: Atom. Molec. Phys., 9(12).
Zakeri, S. S., Lepri, S., & Wiersma, D. S. (2015). Localization in onedimensional chains with Levy-type disorder. Phys. Rev. E, 91(3). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.91.032112.
Glatter, O. & Kratky, O. (1982). Small Angle X-ray Scattering (Academic Press, Boston).
Xu, Renliang (2002). Particle Characterization: Light Scattering Methods. Kluwer Springer Netherlands, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/0-306-47124-8_6.
Brown, W. (1996). Light Scattering: Principles and development. Clarendon Press, Oxford. V 53.
Born, P., & Holldack, K. (2017). Analysis of granular packing structure by scattering of THz radiation. Reviev of Scientific Instruments, 88(5) https://doi.org/10.1063/1.4983045.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Gerasymov O.I., Sidletska L.M.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Збірник «Екологічна безпека та природокористування» працює у рамках міжнародної ліцензії Creative Commons Attribution («із зазначенням авторства») 4.0 International (CC BY 4.0).
Ліцензійна політика журналу сумісна з переважною більшістю політик відкритого доступу та архівування матеріалів.
