автореферат диссертации по радиотехнике и связи, 05.12.07, диссертация на тему:Рассеяние электромагнитных волн в нерегулярных диэлектрических слоистых волноводах на основе плоской и цилиндрической структуры

Одесский электротехнический институт связи

РГб од

им.А.С.Попова

•1 4 Г,ЮН ШЗ

На правах рукописи

О'АБАДАИ ВЕДА ВИКТОРОВНА

■РАССЕЯНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ЗОЛН 3 ' НЕРЕГУЛЯРНЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ'СЛОИСТЫХ ЗОЛНОЗОДАХ НА ОСНОВЕ ПЛОСКОЙ 2

щшвдричвокой структура

05-12.07 - Антенны и иЗЧ-устройства

05.12.20 - Оптические системы локации, связи и обработки информации

автореьерат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Одесса - 1993

Работа выполнена в Киевском филиале Одесского • - электротехнического института связи '■■

им.А.С.Попова ';.,".: - ,

Научный руководитель - лауреат Государственной премии,-.

Украины, доктор физико-математических . наук, профессор ЧАЙКА Г.Е, /ОЭЙС им.А.О-Попова/

Официальные оппсаекти: - доктор физико-матенатических наук,

профессор ШЕйКЕВИЧ И.А. /Киевский государственный университет им.Тараса Иезченко/

- кандидат технических наук, доцент ОДИНЦОВ Я.Н./ОЭИС им.А.С.Попова/

Воду-дая организация - институт Физики АН Украины .

Защита состоится " & " 19ЭЗ г. на заседании

специализированного совета.'в Одесском электротехническом :.; институте связи им.А.С.Попова * ' , ; ' .

Лдрос:270Э2£, Одеса, ул. Челяскинцез'," I. ; ;-'.'''•'

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института

'Аморйарм разослан 'Ж«^^^.-19331'-

Учгннй секретарь специализированного совета К ri3.05.0j к.т.н.

'КО. Со коп

I.

05Ш ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одна из характерных черт научно-технического прогресса конца XX века г большой спрос на : устройства обработки, приема и хранения информации. Нирокополосносгь и двухмерность электромагнитных колебания оптического диапазона, доступность визуальному восприятии, электрическая неатралькость фогслов наилучшим образом способствует обработке и передаче больших пассивов информации.

Пример таких систем - волоконно-оптические линии связи /ВОЛС/ и волоконно-оптические системы связи /ЗОСС/, Их отличительной чертой является максимально большая плотность информации в канале и максимально большие.скорости ее передачи. Для того, чтобы ввести, обработать и передать информация в ВОСС существуют функциональные устройства сверхвысокой частота /СВЧ/ и приборы оптоэлектроники, которае работает а оптическом диапазоне с обьемаии информации и скоростьз &е обработки, типичными для ВОЛС, Высокий уровень техники необходим и для обработки сигналов радиолучэвих систем, . систем узнавания и читающих автоматов. Во всех этих случаях характерна работа устройств и систем в реальном времени в оптическом диапазоне, -частота электромагнитных колебаний которых в 1000-1000Э раз болыае, чем частота колебаний сверхвысокочастотного излучения. Это соответствует длине 'зола от единиц до десягах долей микрометра. Такими же является размера поперечннх сечений диэлектрических волноводов /ДБ/ - каналов передачи информации.

Кроме того, одним из наиболее ярких достижений лазерной

физики последнего'времени является разработка методов генерации и формирования световых импульсов длиной порядка

- фентосзкунцаих импульсов, поц огибающей которых помечается только несколько периодов колебаний. Варной особенность!) этих импульсов является их свойство распространять в режиме солитона.

Наконец, больное значение имеет сейчас использование техники СЗЧ в медицине /Институт хирургии глаза в г.Москве, Институт онкологических заболеваний и институт урологии в _г. Киеве и яр/. Специфика использования техники СВЧ в медицин; такова, что эксперимент не может быть поставлен опытным путег необходимо четкое теоретическое описание возможных результат«

Д з л ь о работы является как можно болеа точное описание распространения электромагнитных волн в ДВ, а точнее

- разработка методик расчета коэффициента затухания в нерегулярном волокне;

- разработка волоконно-оптического отаетвитоля с КЗЦ-управяением;

- теоретическое исследование'распространения лазерного 'излучения"в-дисперсных биологических обьектах. , .

И е т о д ы исследования. В работе использо ваны методы математической физики, электродинамики и геркот-• рическод оптики, с помоцьп'которых построена система собстве них функции, а именно: метод поперечных сечониц, метод функций Грана, метод отделения переменных, а также' численные метода, реализованные на ЭВМ.

3.

Hay ч.,и а я новизна состоит а следующем:

1. Предложена теория плоского диэлектрического волновода, гора я основана на нахождении решений волнового уравнения

всем пространстве. Методом поперечных сечений мы получили 5ственнце значения дли аерохозатих поверхностей золневецз 1рибдиненин плавных иероховатоотей;

2. Методом фушеций Грина получены со^ствоннао значения t аероховатоИ поверхности круглого ДЗ;

3.'Впераие рассчитано поле ТВ-код для случасз, допускав: точнце решения уравнений Максвелла с учетом затухания юлокне;

Рассчитано затухание в ДБ, ааззаиьсо наличном ридро-'льных групп, построены зависимости поглощения в гидро-лъных группах от длина волна;

5. Рассмотрен случай распространения фомтосскундных ла~ пых импульсов в режиме соли-гона в ограниченном прсстранст-/А.З/.Показана неустойчивость солитона а случае ДЗ;

6. Впервые предложена разработка оптического отяетоителя ЗЧ-управлением, который имеет саетоподы, встроенные в упрозодниковуо интегральную структуру, которая к;.:ест

у с электрически управляемой прояоциксстьо;

7. Реяением кинетического уравнения оолнцнлна догической дисперсной среда оценена цодессобрдзкоетч ценил лазерного излучения в цилин.'ричсский ФшсгачсскаЗ юты» вЬлаовод через поперочноо сечение, а ко через <jr>-{п поверхность. Результата расчогоз рэддкяовгнн и i 3DM.

ч .

П p а к т и ч .е о.:.< а я ценность результатов работы;

X.' (Jnepsae предложен СЗЧ-итцетвитоль на иктегрзльких p-i-n-crpvKTyc<ax, которая аипслиен в 1зидс монолитного . интегрального блок*, а следовательно, имеет больас^ бцетро-додотзие;

2» ßnepaue расе читано рассеяние лазерного излучения в дкеперзиых-биологических обьектах. 'Расчет проводился с поколь» для очеаь больаого рассеяния, и поэтому прзктичоск: использование предложенного способ! возмокко только тогда, когда излучение оаодктся через поперечный разрез. Этот разул: tat диссертационной'работа подтвержден актом о внедрении ¡'.цстит'.'та Физики АН Украини;

3. Рассчитан коэффициент затухания а нерегулярном ДЗ т..кл раздичних нерорулярностсй, а также учтена мнамая до-* Öusk:i при рас нотах полил Тй-код для случаев, допускавших точные роийнля уравнен к.'! Максвелл ч,

А п р о б а ц и я 'результатов работ а. Осиоавуе положения и результаты диссертационной работы дохлаздедлкс* и обсуждались ¡а научно-техиичвокоа конфере.чцк: КАП "Устройства и методы прикладной ЭД1 .стродинамики", гДооква, D37 г.; m иаучно-тохничоскои семинаре "¿одоконцс-етчмескио систеки передач;! инфоркацки в энергетических •<с:«т;слетх'\ которая прсяодился центральная правление» научно-технического общества радиотехники, электроники и сьяак км.А.С.Попова, г.Мескзд, 1*37 г.; ¡а иаучкочсахннчес-i'o;"; K0ii-f.0pö«4«4 "Волсконао-опгическив с «с теми передали",

1М7 г.; ¿¡а зсесоазпом семинаро "гитеиатмчезкее >.<>z?.»!№5:u:m ¿>:зкческл.с процессов в аатснно-.рядерных

трактах", который проводил Саратовский университет з 1933 г.; а также на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава и научных работников (ШС км. A.C.Попова в г.Киеве, ИЗЭ-ШЗ гг.

Публикации. По результатам работы опубликовано 8 работ, подана заявка на изобретение, на когоруй получено положительное решение.

О б ь 6 и работа. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х разделов и заключения. Работа имеет 104 е., .в том числе 21 с. текста, 13 с. рисунков и таблиц,'3 с. приложений, библиографии из 103 названии на б с.

Основное- положения, которые выносятся на защиту: ^ I. -Расчет коэффициента затухания в плоском и круглом диэлектрических волноводах с шероховатыми границами;

2. Расчет полей ТЕ-мод для случаев, дспускаоцих точные . реиения уравнений Максвелла с учетом затухания в волокне;

3. Описание распространения фемгосекундшх лазерных

\

импульсов в режиме солитона для случаев, когда пространство имеет границы /ДЗ/;

Обоснование принципиально нового типа оптического ответвителя» управляемого приложенным напряжением;

5. Метод расчета /с помодьэ ЗЗМ/ рассеяния лазерного излучения в дисперсных биологических объектах.

СОДЕРЖАНИИ РАБОТЫ

В введении обоснована актуальность теми диесортани-л, сформулирована аохь и задачи исследования» .чарисо.'мнз структура диссертации. 1>т так/:е названы ос лови« каччнис тезисы,

о.

которые выносятся на заздту. ' •

Поовый раздел является литературным обзором. В нем описано распространение световых долн в прозрачных и непр рачких средах. Подчеркнуто, что прозрачные среды - математ чос*ая абегракция, удобная для описания распространения волн, по несудсствуэщая на самом деле. Тут также дана .сдасси:1икация световодов, при этом отдельно рассмотрены регулярные и нерегулярные велокпа. Специальное внимание удеяено нерегулярным волокнам, так как именно они являйте темол налога исследования.

' Описана направление огветвятели и их особенности.

Показано, что судестзу-эт волновода, для которых уравне нкя .Чаксволла имеит точные реаения. '

Дано определение содитонов, оиксано распространение солитоноа и представлен солитоьний решим распространения стационарных импульсов. ' -

Втооой раздел посвящен затухание электромагнитных волн в диэлектрическом волноводе, ß реальных волноводах часть олоктрокапштноЯ энергии расходуется на'нагревание стенок, к теляегс*; ь дмэлоктри.-се. Постоянная распространения для зхт-уг'годей волны есть величина комплексная. Мы рассмотрели только дзе основные причини, которые вызывают затухание: а/ к^роховатость границ ДЗ и б/поглоцение гицроксильнами грчгпычи.

г!етодйх поперечных сечений найдены собственные- значе-¡ид sepcxoBüf« поверхностей плоского волновода в Г|!);:блп*-з:1зи плазп.« -дсроховатостей. Использование всей горгогопнлыых волн диэлектрической пластины

позволяет в случае малых и плавных шероховатостей границ в ранках теории возмущении получить спектр собственных поверхностных волн, определить изменение фазовой скорости таких волн в сравнения с плаииим волноводом и найти их затухание, которое определяется трансформацией поверхностных волк в псевдоповорхностше. Из дисперсионных уравнений

где В - ширина волновода,

ё - диэлектрическая проницаемость, ~ - волновой .вектор, ^ - частота волны, С - скорость света а вакууме,' определяется в некотором ссч< ¡л-.а диэлектрической

пластины спектр собственных значений четных функций и спектр нечетных поверхностных волн. Однако нужно иметь в виду, что, в отличие от плоской идеальном пластины, в назем случи: собственные, числа /корни вазеуказашшх дисперсионных уравнений/ зависят от'£ . Мы на мл и ^п и в уравнениях /I/ и • /2/ в виде рядов по степеням Л , Подстановка этего разложения в /1/ и о равнение составлявших одного порл^'Л -.чиссти приводит а нулевом прибчизднии 110 ^ :с яиеперсигииоку уравпокив, хори к которого ¡и) считаем зздан.-шми, Поправка к собстаенким понеречнчм квантовым числам «ропгр;г.{о»лль»;>л

среднеквадратичному отклонении б'2 зероховатосгеЯ граничны) пластин от ее ннрины. Собственные значения связаны с постоянной распространения волны Ал соотношением-{^^"а" Можно заметить, что относительное изменение постоянной распространения, которое связано с шероховатостью границ, умеьызается при росте частоты. Таким образом, метод построения поперечных собственных функций, которые определены во всей области поперечного сечения, позволяет существенно сократить расчеты, проведенные при помощи функции Грина для .внутренней и внешней области волновода.

Далее ми рассмотрели круглый волоконный световод с шероховатыми границами. Подчеркнуто, что поверхностные возк щения могут заключаться в изменении граничных условий и изменении формы границ. Мы рассмотрели случай с постоянными границами и предположили, что характеристические функции

, которые удовлетворяет этш условиям на кевозмуленной поверхности соответствуазде км характеристические, значения /Сл заданы. Ми рассмотрели случай, когда функции оргогеналыш но только во всем пространстве, но и отдельно в' каждой области. Функция V должна удовлетворять гранич.ния условиям на возмущённой .'поверхности и уравнения

Имея представление функции'Грина, мы кожей получить интегральнее уравнение адл V . Тогда V кокет быть раздо« таким обр-азом ' . . '

где Ср - коофрп |.иснты ряда.

Таким образом, нава задача сводится к расчету Ср , что и проделано в диссертационной работе.

Далее в работе рассчитал! мнимая часть постоянной распространения для слабопоглоцаазего круглого волоконлог» световода, с профилем показателя преломления, допускавшим точные решения уравнений Максвелла.' Мы ввели поправка к постоянной распространения у. , которая связана с поглощением а рассчитали поправку % $ (&) к функции ^(В.) , которая характеризует профиль" показателя преломления. Далее, пользуясь теорией возмущения, рассчитали поправку Ь к собственным значениям. Приведена таблица для полез. ТЕ-мод для профилей, долускавадок точные решения уравнений Максвелла, с учетом затухания.

• Далее"рассчитано влияние несдаороцнсстсй оболочки на спектр оптических потерь волоконного световода с сердцевине! ' из кварцеаого стекла. Основные проблемы, Еознккааяие при изготовлении волокна с малыми потсрячк- — это наличие полос поглощения гидройсИльной группы, что объясняется присутствием ионов гидроксила в трубке-подложке из . Мы взяли для .

примера г.енкреткуи модель волокна. Получено уравнение для мнимой части диэлектрической проницаемости оболочки ,

1" -4 МЛ

которая характеризует поглощение. Зависимость изображена на рисунке /гдоЛм* /. Получено характерис-

тическое уравнение для постоянная распрсотранения ^ . Определены зависимости и ...для нааей конкрет-

ной модели. Данные, полученное при помощи расчетов, позволяет утзеркдать. что даже для малой концентрации сС достигает а резонансной области 3,1 цБ/жм, ¡то намного

10.

больг.е минимальных потерь, достижимых и соверемеиной технология.

Далее в этом раздело речь идет о солитонах, а точнее -об их распространении в ограниченной среде - волноводе. Современный исследователи солитоноп всегда предполагают, что среда, для которой находится решение, неограничен; а следовательно, во-перзых, любые локализованные решения всегда связана'с неоднородиостями. зс-зторых, ограниченное!] среда задет к затухании солитона. В нанеи исследования речь идет о среде, которая имеет граница а пространстве /ДВ/. Следовательно - солитон ведет себя иначе, чем а неограничен нол среде, - он затуиает.

Взобде, физические ситуации, при описании которых возникает стандартнее солитошше резения, очень идеализирована. Когда в действие . вступают эффекты, имэюцие место в реалистических экспериментальных ситуациях, это."приводит к уравнениям, которые отличаются от стандартных солитонных регений. Если дополнительнее члени ri уравнении сравнительно малы, то мокно скидать, что в крайнем случае для некоторого начального интервала времени их влияние на различние солите нае каления не будет очень сильнам. • .

Современные лазерные сисгеми могут'генерировать езетови !:мпульси, длина которых составляет только несколько периоде световых: колебаний. Линейное распространение таких имиульсс дако в слабо диспсргирулцей среде /вдали от резонансов/ счзнг, отличи сто я or того, что имеет место в оптике распрооч .-¡он«:я волновых пакетов н->иззестной форма. Дисперсия среда силоне алияот'иа форму коротких импульсов. Можно специален:

подобрать начальнуя фа зов у а модуляцио импульса и знак дисперсии таким образом, чтобы целенаправленно управлять ¿ормоа ич:. льс.а, сильно его сжимать - "фокусировать" во времени.

Задачи, связанные с распространением волновых пакетов в линейной 'диспергирующей среде, реиаэтся с помощь?) классической линейной оптики. При этом следует обратить вникание на то, что дисперсия мсяет быть обусловлена как резонансами а однородной среде, так и искусственно сделанными неоднород-ностями /например, гидрсксильными группами, рассмотренными выие/

Дисперсионные эффекта могут быть полонены -з основу ра- •

ноо.бразных схем компрессии /а именно фокусиропан/я зо времен.:

1 - — г и

« преображения формы коротких импульсов /длиной АО с/.

«айдено решение, которое связано с квазиоатическли доптце-

нием ' , . ,

■:■ г*-/5/

где В - напряженность электрического подл,'которая .от' координат',/ , 2 у- Ь ; А '- амплитуда 'огибающей;

- волновой вектор,' к.с, - комплексная составляема«. '

Это допущение справедливо тогда, когда изкененио комплексйо:'. амплитуды поперек направления распространения осу$астяляг»?5я быстрее, чем вдоль. .Быстрые изменения паяя £()>,£,т1) направления распространения имсятся в виду с поксцьп экспоненциального множителя.' С физической точка зрения зяс-перстШое расплызание волнового пакета ао мко1 ом лязлогу <чо

' • 12. дифракционному расширению волнового пучка. Поэтому часто говорят о квазиоптическом допущении /приближении/ в описанш - волновых пакетов.

Самовлияние световых импульсов в нелинейной среде, которое сопровождается расширением, может привести к необхог мости учета дисперсии среды во втором и более высоких приближениях линейной теории дисперсии. При работе с длиной импульса Ю~10- 10' с это нужно учитывать. Самовлияние световых импульсов мы описываем с помощьв уравнения в бегущ! координатах, которое называется нелинейным уравнение« Шреди.' гера. Подчеркнуто, что особый интерес вызывает режим самосхг тия. При условии = Ьмл Ьнл -дисперсионная и нелинейна] длина/ дисперсионное расплывание импульса точно компенсируем ся самосжатием. В результате импульс сохраняет своо форму -возникает- солитон.

Далее подчеркивается, что в .фокускрувщей среде могут формироваться солитоны секанс-гиперболиче'скоЦ формы. Йа начальном отаре импульс с плотностью энергии \л/>и/яр сжимается, а с - расплывается. Вместе с там необ'

ходико подчеркнуть, что этот солитон является стойким по отношению' к малым возмущениям.

Нукно специально остановиться на том, что солитонный режим распространения имеет место только в случае постоянно^ подкачки энергии, чтобы имело место состнощеккв Когда же этого нет /а в случае передачи энергии по волноаод нельзя избежать потерь энергии, а значит V/ в какое-то мгновение станет кеаьае Мкр /, то икает место расширение импульса, что треб-ует-специальных способов борьбы с этим.

явлекиеи. ' - " „ ' . .. '

' Третий раздал посвящен управлении световыми лучами с помощьв свободных электронов. Подчеркнуто, что волноводное распространение света можно наблюдать также в обедненных слоях р-п. -переходов в монокристаллических полупроводниках, которые выращена эпитакс^ьно и.легированы с помощь» диффузии добавок. Обедненный слой является двоякопреломляхщим и канализирует саетовув волну в форме заданной моды. Таким образом, данная система действует как электрический волновод, з котором вирила слоя с более высокой диэМактрическоЯ проницаемостью приблизительно равняется аирине слоя объемного аарявд

р.-м, -перехода при нулевом сдэзге. Двойное лучепреломление

/

вызвано тем, что действует линейный элскгрооп-гическиЯ эффект /эффект Поккельса/ в слое объемного заряда р-п- -перехода, . ширина которое зависит от напряжения сдвига. ..

•йа данном этапе сложилась такая ситуация, когда скорость быстродействия систем информатики и автоматики 'ограничиваются инерционность!) электронных "отоков, на основе которых от'и ' . системы создается.'Водниха^г необходимость перехода на другие потоки, которыми можно управлять, в порэуэ.очередь световые." 'Замена электронных потоков световыми позволяет надеяться на увеличение скорости быстродействия.на много порядков, однако одновременно встает принципиальная проблема больше;'! ваяности. Ото проблема того, что а электрон»!их потоках носителями ■ информации является заряаенные ч-стицц, управление: которыми с помолы) магнитных, и особенно электрических полей ее является сдоаннм. 8 световых же потоках несит&якаи информации являйтея нейтральные частица «ротона, управление хотсрию; затруднено.

.14.

Известно, что управлять световыми потоками мо;хно изменением показателя преломления' в направляющих системах. Такое изменение показателя преломления достигается за счет электрооптического, эффекта. При этом действие на этом эффект приборов о.чтоэлектроники имеет свои недостатки: ,

1. Для того, чтобы иметь эффективное изменение показател преломления необходимы достаточно сильные электрические поля

2. Злектроопт^ческиЗ эффект имеет в своей основе изменен кристаллической реиетки световода, что ограничивает скорость модуляции светового луча. . • '

Существует теоретическая разработка целого ряда устройст принцип действия которых основан на изменении показателя преломления с помоиью изменения концентрации свободных элект ронсв в канале. Суть в том, что показатель, преломления полупроводников уменьшается, если увеличивается концентрация • свободных электронов. А следовательно, создавая обедненные слои с уменьшенной концентрацией, можно увеличить в этих слоях показатель преломления и создать направленные снетовов Окрика такого саетеэода «Зудеть управляться приложенным напря женизк, как ото делается в контактах иеталл-полупроводник, ^„л -переходнх, структурах "неталл'-диэлектрик-полупроаодник а др. Упомянутые световоды можно было бы изготавливать на основе арсенида галлия. Обедненные слои в этом материале пнроко используются на практике во многих устройствах и гриборах совремеин' микроэлектроники, поэтому для спе-листов-технологов построение такик слоев, видимо, не сложным.

У и проддогаек опткчос;<кй отлетвитсль с КгИ-управлспиеи.

Зтот прибор принадлежит к устройствам интегральной оптики, а именно: к перераспределения энергии светового луча меяду двумя волноводами с помогав электромагнитной волна миллиметрового и субмиллиметрового диапазона /ЮЗЧ-диапазо.ча/.

Известно, что существует оптический отзетвитель, когорта представляет собой дза оптических волокна, на заданном участке которах действует оболочка из активного кристалла с электрооптическим эффектом. Этот оптический отзетвитель работает благодаря эффекту Поккзльса: перераспределение энергии светового луча осуществляется благодаря приложен:?» элехтрического поля к кристаллу, вследствие чего изменяется показатель преломления. При этом длина, на которой «осуществляется это изменение показателя преломления управляется приложенным электрическим полем. Наша цель - повышение быстродействия оптического отзетвителя, которнй исполнен в виде монолитного интегрального блока /рис.1/. Эта цель достигается тем, что световоды встроена в полупроводниковой интегральну» поворхноотно-ориентированну» р-1-n- структуру, свойстзамм которой можно управлять, .направляя на нео КВЧ-излучений /частоты миллиметрового и субкилляметрового диапазона/, tía рисунке 1,2 - волокна, встроенные а полупроводниковую подложку 3 структуры, на поверхности которой сформирована матрица ,из p-L - п -диодов. Такадмагрица сейчас формируется на основе монокристаллического кремния, участки электронной а дырочной проводимости изготовляют стандартными литографическими методами с помощьэ диффузии и ионного легирований.

Устройство работает таким образом. До того, как бу»зт юдан управляющий сигнал, отзетвитель работает в начальном

I - Ю р,л. ~ 70 ^^

Рис Л.

рабэчэм режике /например, разделения надвое, гак называемое 3-хцсцибельное разделение/. После подачи КЗЧ-сигыала на участке ДЛ -областей появляется электронно-дырочная плазм; которая шжекти.руотск к л полупроводник. В начальном рабоче! рскике р, п -контакты сдвинуты в прямом направлении /необх* гшкае «донги достигают частей вольт/. Дрейф и гирфузия носи »е.^32 продолжается до возникновения нейтральной дзухкомпо-ноитной плазйы. Ври этом возникает высокопроводный слой, • историй частично или полностью включает световоды. В роэуль '¡.д^е этого показатель преломления' области кохет измениться сильно, и перераспределение энергии ц плечах световод будет трушено. Время зтого изменения оценивается в несколь наносекунд.

^ '"зделе речь идет о распространении лaзepf

излучения в дисперсных биологических объектах. В связи с тс что дисперсиоиние система ннеят большое рассекйис световогс зхуч-зпи.ч, мы считаем очень г.ажаах использозализ кинетичнох

уравнения Золыпана как теоретического методя кздтчения.

Заданной кинетического уравнения Вэльш-ана язляится нахождение функции распространения фотонов./Г/3, р> , которал оллсиаает плотность частиц на участке фазозогз пространства, которая имеет место J> ' , импульс Р к лре.-п -fc . В соответствии со спецификой поставленной зад-гчи сксацоктрируен внимание на двухмерна* задачах, которые связаны с рассеянием в циляндре. Мы не учитывали оби за энергией при столкновениях и алитаие на частицы »лохтряческйх, магнитных и других полей. Таким образом, m kosük. очктнп», что частицы-^отогш кмэат одтикозуэ /по абиолвтис.-! лодгг."» ' скорость, а'в результате отоллиоэечаЗ «зйзчяятс г i-mwco направление их движения. Киазгичеокое уравн-лшз рококо дла двух случаев: для цилиндрической дисперсионно;; среда и для пучка,, падащзго на бокорто поверхность. 3 первой случай к» рассмотрели' диспероиониуз среду з пидо полу0«5ско«очна."о цилиндра с радиусом среди поглощения я н?5Поглс'аа>г.:;::й cpsnw, которая занимает бес^нвчное' п^лтесляю от fc¿ до ,i¿. » Получено характерног.-'.ческоа ;ура:шш::!в для опроса: воличан К :

3tf_ ■ ' __ /6/ '

г да 32 - средняя доля кепоглоцсинчх '-йстиц;

угол меаду направлением чви:кення и ос&о ОХ. „ Это уравнение резалось чвзлэпво на 35*', Ко рай урлзно^п cao деки з таблицу. Далее ми находим число част««, ко-сорц© пигдодону дйсясрсиоьаоз средой.

Во втором случае было найдено решение кинетического уравнения для пучка., который падает на боковую поверхность цилиндра, который имеет дисперсионную среду. Мы рассмотрели задачу, аналогичнуп первому случав, но поток излучения падал даже на бокоаув поверхность. Мы считали, что поглощение фотонов на участке полукольца > ¡г^ практически отсутст~ вуст. ..Здесь также найдено количество частиц, поглощенных дисперсионной средой.

Б закдичении диссертации приведены основные результаты, полученные в работе: • ' .

1. Получены собственные значения для плоского диэлектрического волновода с шероховатой поверхностьо. Метод построения ортогональных поперечных собственных функций, определенных

во всей области поперечного сечения, позволил значительно сократить расчеты по сравнения с методом функций Грина;

2. Найдена характеристическая функция и связанные с ней характеристические значения, которые удовлетворяют граничнам ' условиям на поверхности круглого ДБ с шероховатыми границами;

3. Получена мнимая часть постоянной распространения для слабопоглсщаюаего волоконного световода с профилем показателя цр&иомления, допускавшим точные решения уравнений Максвелла, а именно: Л, К, И и 0 - профилей. При помоди теории возмущен!'.» получена поправка к собственным числам задачи, которая не учитывает затухания;

Рассчитано ¡¡..ляние неоднородной оболочки световода па спектр оптических потерь в слабопоглозапгдем двухслойном волокно, 'получены зависимости от длины волны мнимой части прзазиаскоста £ . продольной постоянной

' 19- '

распространения ^ и спектр оптических потерь в ступенчатом двухслойной световоде с неоднородной оболочкой. Показано, чтс поглощение, вызванное гицроксильными группами, необходимо учитывать уме при коэффициентах заполнения ^ 10"^, что обусловливает требования к технологии изготовления световодов:

5. Показано, что распространение лазерных импульсов в режиме солитона а среде, которая ограничена в пространстве, очень сомнительно;

6. Предложен оптический отзетвитель, исполненная в виде монолитного интегрального блока, где светоаодц зстроены

в полупроводниковуо интегральную структуру, которая имев, в.области оптической связи участок с электрически управляемой провоцимостьа;

7. Рассмотрено рассеяние светового лазерного излучения в дисперсных, биологических объектах. Показано, что даже при 'значительном'увеличении радиуса падавяего-пучка,' поглоданный' поток энергии при введении светового потока, через бокозузз поверхность, имеет очень незначительную величину. А следовательно, этот поток малоэффективен, и эаергив нужно ввопн?', через, поперечное сечение. ;

По материалам диссертации опубликовали сдедуэака работы:

I. Едгорбеков Д.Е., Федосова /Сабп?дм/6,Б. ,Чайка Г.Я.

Распространение элвктромягкягнах волн в плоском дизлехтри-неоком волноводе с иорохоаатыми границами.- докладов иаучно-техн.конференции, Донецк,' 1937, с./.

'.-".';■ 20.

2. Буканскии A.B., Гречке Jl.Г., Едгорбеков Д.Б.,. . Девандозский Б.Я., Федосова 3.3., Чзйка Г.Е. Электр;, дина -

. мический анализ затухания волн в волноводах миллиметрового и оптического диапазонов.- М.: Изд-во ПАИ, тез.докладов научно-техн.конференции, 1987, с.71. . ''

3. Вдгорбекоз Д.Е., Федосова В.В., Чапка Г.Е. Входное сопроти ление диэлектрического волновода, возбуждаемого через щель,- ВШЙТИ » 10, 1983.

Федосова В.ß., 4aiiKa Г.Е.' Электродинамический анализ затухания аолн в волноводах миллиметрового и оптического диапазонов, йзд-во Саратовского унтта, 1938, с.18.

5. Гречко Л.Г., Зинкевич А.П., Девандовский В.Г., Огенко В.Н. Федосова В.В., Чайка Т.Е. Влияние неоднородности оболочки на спектр оптических потерь волоконного световода с сердцевиной из кварцевого стекла.- Ленинград, Ж.Оптика

и спектроскопия,, 1939, Т. 67, ß.4. C.968-97I.

6. Сабадаа В«В., 4ißKa Г.Б. Затухание электромагнитных волн в оболочке световода для случаеа, допускавших точные решения уравнений Иаксвелла. Тез.докладов Всесоюзного семинара. Из а-во Саратовского ун-та, 1990, с.84.

7. Сабадащ В.В,, Сабадаа В.В., Ча£ка Г.Е. Затухание электромагнитных волн в оболочке световода для случаев, допускающих точнае решения уравнений Максвелла.- Ленинград»

К'.Оптика и спектроскопия, 1991, T.7Ö, Ш 2. С.463-465,

8. Сабадая В.В., % :а Г.Е. Управление световыми лучами'

• посредством свободных электронов. В сб.Теория, системы и устройства связи,- Одесса, 1992, с.'37-39«