Реєстраційний номер
0525U000177, Докторська дисертація
На здобуття
Доктор фізико-математичних наук
Дата захисту
13-05-2025
Статус
Підтверджена МОН
Назва роботи
Електромагнітні властивості керованих метаповерхонь мікрохвильового діапазону та їхнє застосування
Здобувач
Полевой Сергій Юрійович, Кандидат фізико-математичних наук
Консультант Тарапов Сергій Іванович
Опонент Товстолиткін Олександр Іванович
Опонент Попов Максим Олександрович
Опонент Фесенко Володимир Іванович
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут радіофізики та електроніки ім. О. Я. Усикова Національної академії наук України
Опис
Мета роботи – виявлення експериментальними та чисельними методами таких особливостей спектральних і поляризаційних властивостей метаповерхонь, які необхідні для реалізації ефективного керування цими властивостями в мікрохвильовому діапазоні довжин хвиль. Об’єкт досліджень – процеси поширення електромагнітних хвиль у керованих метаповерхнях мікрохвильового діапазону довжин хвиль. Теоретичні та практичні результати. Проведені дослідження розширюють відомі дані про ефективні способи керування електромагнітними властивостями метаповерхонь мікрохвильового діапазону за допомогою зовнішнього магнітного поля, механічного перестроювання та змінення матеріальних параметрів складових елементів. З точки зору прикладної науки проведені дослідження електромагнітних властивостей метаповерхонь і планарних резонаторів корисні для розробки нових поколінь мікрохвильових пристроїв, які мають такі переваги як компактність і можливість ефективно керувати їхніми електромагнітними властивостями. Новизна наукових результатів. Вперше в мікрохвильовому діапазоні довжин хвиль: для феродіелектричної метаповерхні на основі паралелепіпедів експериментально продемонстровано зростання ефекту Фарадея на частоті граткової моди в 5 разів у порівнянні з феродіелектричним шаром такої ж товщини; експериментально й чисельно визначено, що при напруженості зовнішнього магнітного поля, більшої за поле насичення ферита, залежність частоти феромагнітного резонансу від глибини канавок на поверхні феритової пластини стає монотонною; експериментально й чисельно здійснено перестроювання в межах 90% від частоти резонансного поверхневого коливання шляхом зміни кута схрещування двох однакових періодичних структур із гексагональною елементарною коміркою; чисельно продемонстровано зростання частоти поверхневих коливань магнітоактивної муарової метаповерхні з гексагональною елементарною коміркою шляхом збільшення напруженості зовнішнього магнітного поля; експериментально розроблено спосіб безконтактної експрес-ідентифікації рідин у радіопрозорих ємностях, що базується на виникненні поверхневого коливання в неоднорідному мікросмужковому планарному фотонному кристалі; реалізовано значне підвищення фотон-магнонного зв’язку планарного резонатора у вигляді розрізаного кільця з феримагнітним зразком шляхом збільшення концентрації змінного магнітного поля в зразку. Вперше чисельно показано, що частоти поверхневих хвиль у системі комбінованого топологічного ізолятора, сформованого двома структурами з різними параметрами елементарної комірки, доцільно регулювати шляхом вибору напрямку одноосьової анізотропії кварцу. Методи досліджень. Експериментальні дослідження електромагнітних властивостей метаповерхонь і планарних резонаторів із магнетиками проведено за допомогою апробованих методик для мікрохвильового діапазону довжин хвиль із використанням векторного аналізатора кіл Agilent N5230A, генератора частоти Keysight N5173B-UNT, лабораторних електромагнітів із датчиками магнітного поля та спеціалізованих комп'ютерних програм. Експериментальні дослідження просторового розподілу електромагнітного поля проведені методом пробного тіла з використанням спеціалізованого двовимірного скануючого пристрою, що керується за допомогою комп’ютера. Результати чисельного моделювання електромагнітних властивостей метаповерхонь і планарних резонаторів розраховано методом інтегральних функціоналів та за допомогою спеціалізованих пакетів чисельного моделювання CST Studio Suite, MIT Photonics Bands (MPB). Ступінь упровадження. Результати досліджень бачаться перспективними для розробки компактних магнітокерованих елементів пристроїв мікрохвильового й оптичного діапазонів, таких як вентилі, фільтри, поляризатори, високочутливі датчики змінного поля та ін. Сфера використання. Розроблена методика швидкої безконтактної ідентифікації рідин у радіопрозорих ємностях за допомогою неоднорідного планарного фотонного кристала перспективна для успішного застосування в системах контролю якості харчових продуктів, у системах безпеки і для хімічних технологій. Результати проведених досліджень фотон-магнонного зв’язку планарних резонаторів з магнітною плівкою перспективні для розробки компактних елементів для ефективних перетворювачів частоти з мікрохвильового в оптичний діапазон, що застосовуються в квантових технологіях.
Дата реєстрації
2025-04-09
Додано/оновлено в НРАТ
2025-04-09 / 2026-07-01
