Распространение импульсов поля и расчёт динамических инвариантов в волноводе с выпуклой оболочкой
Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics
Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии
Статья в выпуске: 6 т.42, 2018 года.
Бесплатный доступ
В работе рассмотрен метод решения системы уравнений Максвелла в случае граничных условий, зависящих от времени на торце волновода со сверхпроводящими стенками. Получено явное аналитическое решение для квазигармонического сигнала, у которого ширина импульса в частотной области намного меньше, чем несущая частота. Рассмотрены численные примеры в случае распространения в круглом полом металлическом волноводе Гауссова импульса, представляющего собой совокупность мод. Рассмотрен расчёт динамических инвариантов коротких импульсов при распространении в волноводе с проводящей оболочкой произвольной формы. Описана процедура квантования электромагнитного поля в волноводе со сверхпроводящими стенками.
Похожие статьи в разделе Электротехника
Короткий адрес: https://sciup.org/140238466
IDS: 140238466 | DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-6-947-958
Propagation of electromagnetic pulses and calculation of dynamic invariants in a waveguide with a convex shell
In this paper, we consider a method for solving a system of Maxwell's equations in the case of time-dependent boundary conditions at the end of a waveguide with superconducting walls. An explicit analytical solution is obtained for a quasi-harmonic signal whose pulse width in the frequency domain is much smaller than the carrier frequency. Numerical examples are calculated in the case of a Gaussian pulse as a superposition of modes propagating in a circular hollow metal waveguide. The calculation of dynamic invariants of short pulses propagating in a waveguide with an arbitrarily-shaped conducting shell is considered. A procedure for quantizing an electromagnetic field in a waveguide with superconducting walls is described.
Список литературы Распространение импульсов поля и расчёт динамических инвариантов в волноводе с выпуклой оболочкой
- Gloge, D. Weakly guided fibers/D. Gloge//Applied Optics. -1971. -Vol. 10, Issue 10. -P. 2252-2258. - DOI: 10.1364/AO.10.002252
- Cherin, A.H. An introduction to optical fibers/A.H. Cherin. -Singapore: McGraw-Hill College, 1983. -326 p. -ISBN: 978-0-07-010703-8.
- Snyder, A.W. Optical waveguide theory/A.W. Snyder, J.D. Love. -Boston, Dordrecht, London: Kluwer Academic Publishers; 1983. -745 p. -ISBN: 978-0-412-09950-2.
- Yeh, C. Handbook of fiber optics: Theory and applications/C. Yeh. -New York: Academic Press Inc., 1990. -382 p. -ISBN: 978-0-12-770455-5.
- Agrawal, G.P. Fiber-optic communication systems/G.P. Agrawal. -3rd ed. -New York: John Wiley & Sons, Inc., 2002. -ISBN: 978-0-471-21571-4.
- Marcatili, E.A.T. Hollow metallic and dielectric waveguides for long distance optical transmission and lasers/E.A.T. Marcatili, R.A. Schmeltzer//The Bell System Technical Journal. -1964. -Vol. 43, Issue 4. -P. 1783-1809. - DOI: 10.1002/j.1538-7305.1964.tb04108.x
- Miyagi, M. Design theory of dielectric-coated circular metallic waveguides for infrared transmission/M. Miyagi, S. Kawakami//Journal of Lightwave Technology. -1984. -Vol. 2, Issue 2. -P. 116-126. - DOI: 10.1109/JLT.1984.1073590
- Kotlyar, V.V. Rotation of multimodal Gauss-Laguerre light beams in free space and in a fiber/V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, S.N. Khonina//Optics and Lasers in Engineering. -1998. -Vol. 29, Issues 4-5. -P. 343-350. - DOI: 10.1016/S0143-8166(97)00121-8
- Khonina, S.N. Propagation of laser vortex beams in a parabolic optical fiber/S.N. Khonina, A.S. Striletz, A.A. Kovalev, V.V. Kotlyar//Proceedings of SPIE. -2010. -Vol. 7523. -75230B (12 p.). - DOI: 10.1117/12.854883
- Wang, C.Y. Determination of TM and TE modes of the circular waveguide with a cross-shaped insert using eigenfunction expansions and domain matching/C.Y. Wang//Journal of Electromagnetic Waves and Applications. -2016. -Vol. 30, Issue 10. -P. 1334-1344. - DOI: 10.1080/09205071.2016.1199331
- Jauch, J.M. Phenomenological quantum-electrodynamics/J.M. Jauch, K.M. Watson//Physical Review. -1948. -Vol. 74, Issue 8. -950. - DOI: 10.1103/PhysRev.74.950
- Wu, T.T. Quantization of the electromagnetic field/T.T. Wu//Physical Review. -1963. -Vol. 129, Issue 3. -P. 1420-1423. - DOI: 10.1103/PhysRev.129.1420
- Carniglia, C.K. Quantization of evanescent electromagnetic waves/C.K. Carniglia, L. Mandel//Physical Review D. -1971. -Vol. 3, Issue 2. -280. - DOI: 10.1103/PhysRevD.3.280
- von Foerster, T. Quantum theory of light propagation in amplifying media/T. von Foerster, R.J. Glauber//Physical Review A. -1971. -Vol. 3, Issue 4. -3. - DOI: 10.1103/PhysRevA.3.1484
- Knöll, L. Action of passive, lossless optical systems in quantum optics/L. Knöll, W. Vogel, D.-G. Welsch//Physical Review A. -1987. -Vol. 36, Issue 8. -P. 3803-3818. - DOI: 10.1103/PhysRevA.36.3803
- Glauber, R.J. Quantum optics of dielectric media/R.J. Glauber, M. Lewenstein//Physical Review A. -1991. -Vol. 43, Issue 1. -P. 467-491. - DOI: 10.1103/PhysRevA.43.467
- Климов, В.В. Вакуумное расщепление уровней энергии в системе атом-диэлектрическая микросфера/В.В. Климов, В.С. Летохов//Журнал экспериментальной и теоретической физики. -1997. -Т. 111, вып. 1. -C. 44-51.
- Matloop, R. Electromagnetic field quantization in an absorbing medium/R. Matloop//Physical Review A. -1999. -Vol. 60, Issue 1. -50. - DOI: 10.1103/PhysRevA.60.50
- Харитонов, С.И. Преобразование конической волны с круговой поляризацией в вихревой цилиндрически поляризованный пучок в металлическом волноводе/С.И. Харитонов, С.Н. Хонина//Компьютерная оптика. -2018. -Т. 42, № 2. -С. 197-211. - DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-197-211
- Харитонов, С.И. Вычисление момента импульса электромагнитного поля внутри волновода с абсолютно проводящими стенками/С.И. Харитонов, С.Г. Волотовский, С.Н. Хонина//Компьютерная оптика. -2018. -Т. 42, № 4. -С. 588-605. - DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-4-588-605
- Khonina, S.N. Generation and selection of laser beams represented by a superposition of two angular harmonics/S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Turunen//Journal of Modern Optics. -2004. -Vol. 51, Issue 5. -P. 761-773. - DOI: 10.1080/09500340408235551
- Khonina, S.N. Optical vortices in a fiber: mode division multiplexing and multimode self-imaging/S.N. Khonina, N.L. Kazanskiy, V.A. Soifer. -In: Recent progress in optical fiber research/ed. by M. Yasin, S.W. Harun, H. Arof, Rijeka, Croatia: InTech, 2012. -Chap. 15. -P. 327-352. - DOI: 10.5772/28067
- Ramachandran, S. Optical vortices in fiber/S. Ramachandran, P. Kristensen//Nanophotonics. -2013. -Vol. 2, Issues 5-6. -P. 455-474. - DOI: 10.1515/nanoph-2013-0047
- Bozinovic, N. Terabit-scale orbital angular momentum mode division multiplexing in fibers/N. Bozinovic, Y. Yue, Y. Ren, M. Tur, P. Kristensen, H. Huang, A.E. Willner, S. Ramachandran//Science. -2013. -Vol. 340, Issue 6140. -P. 1545-1548. - DOI: 10.1126/science.1237861
- Kirilenko, M.S. Information transmission using optical vortices/M.S. Kirilenko, S.N. Khonina//Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). -2013. -Vol. 22, No. 2. -P. 81-89. - DOI: 10.3103/S1060992X13020069
- Berglind, E. Humblet’s decomposition of the electromagnetic angular moment in metallic waveguides/E. Berglind, G. Bjork//IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -2014. -Vol. 2. -P. 779-788. - DOI: 10.1109/TMTT.2014.2308891
- Kirilenko, M.S. Formation of signals matched with vortex eigenfunctions of bounded double lens system/M.S. Kirilenko, S.N. Khonina//Optics Communications. -2018. -Vol. 410. -P. 153-159. - DOI: 10.1016/j.optcom.2017.09.060
