Процесс нестационарного отражения коротких электромагнитных импульсов от многослойных фильтров с максимально плоской амплитудно-частотной характеристикой

Abstract

The process of the nonstationary reflection of a short electromagnetic pulse from the multilayer filter based on the two half-wave resonators with the critical coupling is investigated. Splitting of the signal to four pulses due to nonstationary reflection is shown analytically and numerically; experimental, analytical and numerical simulation results are analyzed and compared. It is shown that characteristics of the process of the nonstationary reflection of a short electromagnetic pulse are mostly determined by the multilayer structure’s reflection coefficient versus frequency dependency in the neighborhood of the carrier frequency. It is theoretically shown that in case of the reflection of an amplitude-modulated signal from the filter with the maximally flat frequency response, a moment of time when the amplitude of the reflected signal approaches zero does always exist.

• interference
• Multilayer interference filter
• Nonstationary reflection
• electromagnetic impulse

Аннотация (на русском)

Процесс нестационарного отражения коротких электромагнитных импульсов от многослойных фильтров с максимально плоской амплитудно-частотной характеристикой

В статье проводится исследование процесса нестационарного отражения короткого электромагнитного импульса от многослойного фильтра на основе двух полуволновых резонаторов с критической связью. Аналитически и численно было показано расщепление отраженного сигнала на четыре импульса вследствие нестационарного отражения; проведен анализ и сравнение полученных экспериментальных, аналитических и численных результатов. Показано, что определяющим фактором, влияющим на характер процесса нестационарного отражения короткого электромагнитного импульса от многослойной структуры, является функциональная зависимость коэффициента отражения многослойной структуры от частоты в окрестности несущей частоты падающего импульса. Теоретически продемонстрировано, что при отражении амплитудно-модулированного сигнала от фильтра с максимально плоской амплитудно-частотной характеристикой всегда существует момент времени, когда амплитуда отраженного сигнала стремится к нулю.

For citation

References

1. Бобровников Ю.А., Горохов П.Н., Козарь А.В. Явление нестационарного отражения электромагнитных волн с изменяющейся амплитудой от слоистых структур //Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2002. - Т. 66. - № 12. -С. 1823-1826.
2. Bobrovnikov Y.A., Gorokhov P.N., Kozar' A.V. Transformation of pulses with the help of thin-layer interference structures //Quantum Electronics. - 2003. - V. 33. - № 11. - P. 1019 - 1021.
3. Козарь А.В., Трофимов А.В. Явление нестационарного отражения импульсных сигналов от слоистых структур с потерями //Вестник Московского университета. Серия 3. Физика, астрономия. - 2013. - № 5. - С. 38 - 43.
4. Weiner M.A. Ultrafast optical pulse shaping: A tutorial review //Optics Communications. - 2011. - V. 284. - P. 3669 - 3692.
5. Dunning F.B. Atomic, Molecular, and Optical Physics: Electromagnetic Radiation. London: Academic Press, 1997. - 406 p.
6. Bushuev V.A. Time compression of x-ray free-electron laser pulses under conditions of bragg diffraction //Radioelectronics. Nanosystems. Information Technologies. - 2014. - V. 6. - №. 2. - P. 177 - 186.
7. Macleod H.A. Thin-Film Optical Filters. London: Macmillan, 1986. - 772 p.
8. Фельдштейн А.Л, Явич Л.Р. Синтез четырехполюсников и восьмиполюсников на СВЧ. М.: Связь, 1971. - 352 с.
9. Krepelka J. Maximally flat antireflection coatings //Jemná Mechanika A Optika. - 1992. - V. 37. - P. 53 - 56.
10. Schulz U., Schallenberg U. B., Kaiser N. Symmetrical periods in antireflective coatings for plastic optics //Applied Optics. - 2003. - V. 42. - № 7. - P. 1346 - 1351.
11. Atsuto K., Yasuhiro N., Shinji K. High-precision narrow-band optical filters for global observation. //Proceedings of the International Conference on Space Optical Systems and Applications. - 2012. - P. 12-17.
12. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. - 343 с.
13. Proakis J.G., Manolakis D.G. Digital Signal Processing Principles, Algorithms, and Applications (4-th Edition). New Jersey: Prentice Hall, 2006 - 1004 p.
14. Кикоин И.К. Таблица физических величин. М.: Атомиздат, 1976. - 1005 с.
15. Rytting D. Let Time Domain Provide Additional Insight in Network Behavior //Hewlett-Packard RF & Microwave Measurement Symposium and Exhibition. - 1984. - P. 128 - 140.