باستخدام الميكروويف وعينات ترى بالعين المجردة وعازل المواد الصلبة لدراسة خصائص الضوئية من المختلين المواد الضوئية فرق الطاقة

الهدف العام من التجربة التالية هو استخدام عينات مقياس الميكروويف من المواد الصلبة العازلة لدراسة الخصائص الضوئية لمواد فجوة النطاق الضوئي المضطربة. يتم تحقيق ذلك من خلال بناء عينات اختبار مصنوعة من مكونات عازلة يتم إدخالها في قالب قاعدة مطبوع ثلاثي الأبعاد مع ثقوب وفتحات مرتبة لتشكيل أنماط معينة مرتبة أو مضطربة. كخطوة ثانية ، ضع العينة على مرحلة دوارة بين زوج من هوائيات بوق الميكروويف وقم بإجراء قياسات الإرسال عبر نطاق واسع من الترددات لزوايا السقوط المختلفة ، مما سيسمح بتحديد خصائص فجوة النطاق للهيكل.

بعد ذلك ، قم بتعديل الهيكل لتشكيل عيب وظيفي وإجراء قياسات الإرسال من أجل دراسة خصائص توجيه الموجة والرنين للهياكل المعدلة. تم الحصول على نتائج توضح نطاق التردد والاعتماد الزاوي لفجوة نطاق الهياكل ، بالإضافة إلى أداء عيوبها الوظيفية بناء على تحليل طيف الإرسال المقاس. الميزة الرئيسية لهذه التقنية للمحاكاة العددية والطريقة التجريبية على نطاق أقل ميكرون هي أن هذه التقنية تتجنب استخدام الكمية الهائلة من الموارد المنافسة والتصنيع الفرعي المكلف ، بحيث يمكن للمرء أن يبني بسرعة وبتكلفة زهيدة الاضطراب ، ومواد فجوة النطاق الضوئي ، وتعديلها بتصميم عيب تعسفي وتوصيف خصائصها الضوئية مباشرة.

تمتد الآثار المترتبة على هذه التقنية إلى أي نظام ضوئي ، بما في ذلك منطقة الضوء المرئي ومنطقة الأشعة تحت الحمراء. نظرا لأن المعادلات الدقيقة تتدرج في البديل ، يمكن تطبيق نفس التصميم والنتائج بالضبط على الضوء المرئي عندما يتم تقليص الطابر 10 ، 000 مرة. البصائر. يبدأ هذا الفيديو بعد تصميم هيكل عازل غير مستقر ثنائي الأبعاد مفرط الوحدة وتصنيع قاعدته.

القاعدة مصنوعة من راتينج شفاف ولها ثقوب وفتحات يتم تجميع الهيكل المضطرب عليها. كما تم عمل قاعدة شبكية مربعة ثانية للمقارنة. يبلغ طول كل قاعدة سنتيمترين مع هذه العناصر جاهزة.

وجه الانتباه إلى اللبنات الأساسية التي سيتم استخدامها لبناء الهياكل. احصل على قضبان Illumina والجدران الرقيقة التي لا يقل ارتفاعها عن بضعة أطوال موجية هنا ، 10 سم. يبلغ قطر جميع القضبان خمسة ملليمترات ، وسمك الجدار دائما 0.38 ملم بعرض متفاوت.

بعد ذلك ، قم ببناء هيكل اختبار خال من العيوب بحدود دائرية تقريبا لقياسات فجوة النطاق. افعل ذلك عن طريق إدخال القضبان والجدران في القاعدة لبنية الهيكل المطلوبة. هذا هو الهيكل المضطرب المفرط المنتظم.

بعد البناء أنتج هيكل شبكي مربع بنفس الطريقة. ها هي النتيجة النهائية للشبكة المربعة. قم بإعداد التجربة على سطح الطاولة

استخدم مولد ميكروويف مكنسة مركب لتوفير إشعاع في نطاق 45 ميغاهرتز إلى 50 جيجاهرتز بدقة هرتز واحدة. قم بتوصيل هذا بمجموعة اختبار معلمات S لقياس معلمات الإرسال لقياس الإشارة ومعالجتها من مجموعة اختبار المعلمات S. قم بتوصيل محلل شبكة متجه الميكروويف ، ثم استخدم كبلات محورية شبه مرنة عالية الجودة لتوصيل منافذ مجموعة اختبار المعلمات S بأدلة موجة الإدخال والإخراج لضمان الاستقطاب الخطي للمجال E.

استخدم أدلة موجة أحادية الوضع ومحولات مستطيلة متصلة بهوائيات البوق المعدنية. توجد الهوائيات على جانبي مرحلة الدوران حيث سيتم وضع الهيكل. بعد ذلك ، قم بتعيين معلمات الجهاز للتجربة في لوحة التحكم.

بالنسبة لمحلل شبكة المتجهات ، حدد نطاق التردد للقياس هنا ، سبعة جيجاهرتز إلى 15 جيجا هرتز. ثم حدد عامل المتوسط للتحكم في الضوضاء. أخيرا ، بالنسبة لهذا القياس من سبعة إلى 15 جيجا هرتز ، اختر العدد المطلوب من نقاط البيانات لتحقيق دقة تردد تبلغ 10 ميغاهيرتز.

رتب لجهاز كمبيوتر لأتمتة القياسات وتسجيل البيانات. ابدأ قياسات فجوة النطاق عن طريق معايرة النظام. أولا ، قم بمحاذاة الأبواق رأسيا وأفقيا بحيث تواجه بعضها البعض على مسافة حوالي 40 سم ، أي ما يقرب من 15 ضعف متوسط الطول الموجي للمسح مع الإعداد كما هو الحال بالنسبة للقياسات ، ولكن بدون عينة بين القرون.

ابدأ عملية مسح الميكروويف لقياس ناقل الحركة من خلال المساحة الخالية. بمجرد الانتهاء من المسح في دقيقة إلى دقيقتين ، احفظ النتائج كمجموعة معايرة في محلل شبكة المتجه. فيما يلي مخطط نموذجي للإرسال عبر الفضاء الحر كدالة للتردد.

أولا ، تأكد من صفر مقياس زاوية المرحلة. الآن قم بتوسيط هيكل خال من العيوب بحدود دائرية تقريبا على المرحلة الدوارة بين القرنين. في هذه الحالة ، يتم استخدام البنية المضطربة شديدة الانتظام لإعداد محلل شبكة المتجهات للقياس.

قم بتشغيل مجموعة المعايرة المحفوظة للسماح بقياس الإرسال النسبي عبر العينة. ابدأ عملية مسح الميكروويف لجمع البيانات عند اكتمال عملية المسح وحفظ البيانات. رتب ليكون الإشعاع على الهيكل من اتجاه آخر.

للقيام بذلك ، قم بتدوير المرحلة درجتين عكس اتجاه عقارب الساعة استعدادا للقياس التالي باستخدام بيانات المعايرة المحفوظة عند إجراء قياس آخر للإرسال النسبي. بمجرد اكتمال جميع القياسات بين صفر و 180 درجة ، قم بإزالة الهيكل من بين الهوائيات. قم بتدوير كل قرن 90 درجة لتحقيق استقطاب مجال مختلف.

يتم تغيير الاستقطاب من المغناطيسي المستعرض إلى الكهربائي المستعرض. قم بإجراء المعايرة والقياسات مع الهيكل. مرة أخرى ، بعد قياسات فجوة النطاق ، قم بإعداد الهيكل لقياسات دليل الموجة.

استفد من التصميم المعياري لإنشاء دليل موجي بسرعة عن طريق إزالة العناصر. في هذه الحالة ، قم بتحويل هيكل مفرط الوحدة خال من العيوب إلى هيكل به قناة من خلاله. قم بالتغيير إلى هوائيات بوق أصغر لقياس الدليل الموجي.

ثم حرك الهوائيات بالقرب من فتحات القناة قدر الإمكان. يضمن ترتيب الهوائيات هذا فيما يتعلق بالقناة اقتران جيد ، وإيقاف تشغيل المعايرة في محلل شبكة المتجه ، وبدء مسح الميكروويف. سيعرض محلل شبكة المتجهات ويسجل نسبة الإرسال الأولية للطاقة المكتشفة عبر مصدر الطاقة.

عند اكتمال القياس. قم بتدوير كلا القرنين بمقدار 90 درجة. من أجل السماح بتوصيف الاستقطاب ، والاعتماد على الهيكل ، قم بقياس نسبة الإرسال في هذا التكوين الجديد.

هذا هو انتقال الاستقطاب TE لهيكل مفرط الاتحد. بزاوية واحدة ، يكون المحور الرأسي بالديسيبل. المحور الأفقي هو التردد.

في الجيجاهرتز ، يشير انخفاض أكثر من أمرين من حيث الحجم بين 8.5 جيجاهرتز و 9.5 جيجاهرتز إلى منطقة نطاق التوقف. يرجع الانخفاض عند حوالي 13 جيجا هرتز إلى أداء الهوائي. هذه مخططات قطبية للانتقال من خلال شبكة مربعة وهيكل عيب مفرط الاتحد.

على طول الاتجاه الشعاعي هو التردد بوحدات سرعة الضوء على تباعد الشبكة. تتوافق الزاوية مع زاوية الحوادث. تكون مناطق الانتقال المنخفض باللون الأزرق لنطاقات التوقف الشبكية المربعة بسبب التفاخر ، ويظهر التشتت على طول الحزام والطريق على شكل مربع والحدود.

في المقابل ، فإن هيكل العيب المفرط الاتساق ، وأشكال الفجوة المتوقفة وفجوة النطاق الضوئي المتناحية. فيما يلي عينة مضطربة مفرطة الانتظام مع دليل موجة قناة مستقيمة. عرض القناة هو ضعف متوسط تباعد القضيب الداخلي.

هذه هي النسبة المقاسة للطاقة المكتشفة إلى مصدر الطاقة لموجات TM عبر القناة بوحدات سرعة الضوء على متوسط تباعد القضيب الداخلي. المنطقة الوردية هي فجوة نطاق TM للعينة بدون القناة. مع إدخال القناة ، يتم توجيه النطاق العريض من خلال العينة.

بمجرد إتقان ، يمكن إجراء قياس التصميم والبناء والنقل للعينة المعيارية في غضون ساعات قليلة إذا تم إجراؤها بشكل صحيح بعد تطويرها. مهدت هذه التقنية الطريق للباحثين لاستكشاف الخصائص الضوئية للمواد المضطربة وتطبيقاتها المحتملة.