Широкодиапазонные окна для вакуумных приборов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн

Представляются результаты теоретического расчёта и экспериментального исследования двустороннего просветления пластины диэлектрика путём создания на её поверхностях гофрированной структуры специального профиля. Такая структура позволяет минимизировать коэффициент отражения электромагнитной волны на уровне порядка -30 дБ в диапазоне, по крайней мере, одной октавы. Подобное просветление предполагается использовать для окон вывода энергии частотно-перестраиваемых генераторов миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн. Оно может также применяться и для окон широкодиапазонной спектроскопической аппаратуры, используемой для диагностики широкого класса материалов, как газов, так и конденсированных сред, а также для медицинской аппаратуры, где исследуемый образец/объект размещается внутри герметичного бокса. Теоретические расчёты основаны на численном решении полных уравнений электромагнитного поля. Экспериментальное исследование отражения от двусторонне гофрированных пластин проводилось с помощью интерферометра Майкельсона. Показано, что в диапазоне частот 50-220 ГГц коэффициент отражения составляет не более -23 дБ. Просветляющий профиль выполнен на пластине, изготовленной из «Рафлона» - радиационно-модифицированного фторопласта Ф-4. Именно этот современный материал позволил изготовить просветляющую структуру с требуемой точностью.

На английском языке

Wideband windows for millimeter- and submillimeter-wave vacuum devices

Vlasov S.N.

Koposova E.V.

Kornishin S.YU.

Parshin V.V.

Perminov D.A.

Serov E.A.

We present the results of a theoretical calculation and an experimental study of double-sided antireflective treatment of a dielectric plate by creating a specially profiled corrugated structure on its surface. Such a structure allows one to minimize the reflection coefficient of an electromagnetic wave to a level of about -30 dB within a range of at least one octave. Such antireflective treatment can be used in energy output windows of frequency-tunable generators operated in the millimeter- and submillimeter-wave bands. It can also be applied in windows of wideband spectroscopy devices used to diagnose a broad range of materials including both gases and condensed media, as well as in medical devices, in which the studies sample/object is placed in a vacuum-tight box. Theoretical calculations are based on solving numerically the complete equations of the electromagnetic field. Reflections from double-sided corrugated plates were studied experimentally using a Michelson interferometer. It is shown that the reflection coefficient is equal to no more than -23 dB in the 50-220 GHz frequency range. The antireflective profile was manufactured using a plate of radiation-treated fluorine F-4 (Raflon). This new material allowed us to manufacture an antireflective structure with a required accuracy.