03.07.2015 2005
За держбюджетною темою “Розвиток квазіоптичних та оптичних методів в радіофізичних дослідженнях”, шифр теми: “Опора”: Розроблено принципи побудови квазіоптичних приладів нового покоління для терагерцового діапазону частот на основі кристалічніх анізотропних структур. Розроблено, патентно захищено та створено експериментальні зразки поляризаційних фазообертачів та поляризаційних зсувачів частоти з фазовими секціями з кристалічного кварцу і поляризаторами, які виконані на основі частоперіодних дротових граток. В.І. Безбородов, В.К.Кісельов, Є.М. Кулешов, М.С. Яновський
За держбюджетною темою “Методи і засоби дослідження процесів взаємодії електромагнітних хвиль і полів з різними матеріальними об’єктами природного та штучного походження і вивчення їх макроскопічних та мікроскопічних властивостей”, шифр теми: “Напрямок”: Теоретично досліджено розподіл потоків потужності в обмеженій напівпровідниковій періодичній структурі у магнітному полі (В.К. Кононенко, О.О. Булгаков). За допомогою метода аналітичної регуляризації досліджено задачу розсіяння хвиль на решітці з тонких імпедансних стрічок та одержано модифіковані формули Лемба. Зіненко Т.Л., Носіч О.І.
2006
НДР “Опора“
Отримано аналітичні вирази для амплітуд гармонік розсіювання плоскої хвилі на плоских решітках, що складаються з резистивних, діелектричних та імпедансних стрічок – модифіковані формули Лемба. З їхньою допомогою можна проводити інженерний аналіз властивостей решіток у тому діапазоні параметрів, що найцікавіший для застосування у мм та субмм діапазонах хвиль. Зіненко Т.Л.
Запропоновано нові технічні засоби для підвищення практичного к.к.д. HCN-лазера терагерцьового діапазону – конструкції циліндричних та коаксіального порожнистих, та плоского катодів з аномальною вторинною емісією (АВЕ). Такі катоди мають істотну новизну, значний позитивний ефект при використанні і це є першим досвідом прикладного використання явища аномальної вторинної емісії у електровакуумних приладах. В.К.Кісельов, Є.М. Кулешов, В.К. Лаптій
НДР “Напрямок”
Розроблено принципи побудови квазіоптичних приладів нового покоління на основі кристалічніх анізотропних структур. З застосуванням фазових секцій із кристалічного кварцу, просвітленого тефлоновими шарами, розроблено квазіоптичний поляризаційний фазообертач для квазіоптичних трактів, виконаних на базі порожнистого діелектричного проміневоду. Даний прилад може послужити основою для створення поляризаційних зміщувачів частоти та інших радіовимірювальних засобів у терагерцьовому діапазоні частот. В.І. Безбородов, В.К.Кісельов, Є.М. Кулешов, М.С. Яновський
2007
НДР “Оплот”.
Вивчено властивості нової квазіоптичної лінії передачі – надрозмірного метало-диелектричного хвилеводу квадратного перерізу 14х14мм та на її основі створено комплекс радіовимірювальних пристоїв та компонентів надвисокочастотних трактів ближнього міліметрового діапазону хвиль (діапазон частот 110-260 ГГц). Розроблені комплекси квазіоптичних приладів та пристроїв по своїм функціональним можливостям та параметрам не поступаються аналогичній по призначенню апаратурі більш довгохвиьових діапазонів, а у ряді випадків перевищують їх. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є. М. Кулешов, М. С. Яновський
2008
НДР “Оплот”
Розроблено, створено та досліджено нові прилади та пристрої квазіоптичних радіовимірювальних трактів терагерцевого діапазону на базі надрозмірного металодіелектричного хвилеводу. Розроблені комплекси квазіоптичних приладів та пристроїв по своїм функціональним можливостям та параметрам не поступаються аналогичній по призначенню апаратурі більш довгохвиьових діапазонів, а у ряді випадків перевищують їх. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є. М. Кулешов, М. С. Яновський
2009
НДР “Оплот”
Розроблено, створено та досліджено нові прилади та пристрої квазіоптичних радіовимірювальних трактів терагерцевого діапазону на базі надрозмірного металодіелектричного хвилеводу (МДХ) у тому числі: секції МДХ з край малим погонним затуханням, збуджувачі МДХ – переходи від хвилеводів стандартних перерізів до МДХ, вимірювальні атенюатори, тощо. Розроблені комплекси квазіоптичних приладів та пристроїв по своїм функціональним можливостям та параметрам не поступаються аналогичній по призначенню апаратурі більш довгохвильових діапазонів, а у ряді випадків перевищують їх. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є. М. Кулешов, М. С. Яновський
2010
РОЗВИТОК ТА ЗАСТОСУВАННЯ КВАЗІОПТИЧНИХ І ОПТИЧНИХ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ В РАДІОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ У ТЕРАГЕРЦОВІЙ ОБЛАСТІ СПЕКТРУ (шифр ”ОПЛОТ”)
Розроблено, створено та досліджено нові прилади та пристрої квазіоптичних радіовимірювальних трактів терагерцевого діапазону на базі надрозмірного металодіелектричного хвилеводу (МДХ) у тому числі хвилевід МДХ з нержавіючої сталі, конічний адаптер від МДХ до резонатора, поляризаційний перетворювач, подільник променю з поляризуючою решіткою, погоджуване навантаження, обертаюче зчленування, тощо. Вирішено задачу створення комплексу квазіоптичних радіовимірювальних пристроїв терагерцевого діапазону для роботи з сигналами довільної, особисто кругової, поляризації. Доведено теоретично та експериментально можливість створення квазіоптичного стенду для дослідження електронного парамагнітного резонансу (ЕПР) у терагерцевому діапазоні частот і одночасної накачки вимірювача ядерного магнітного резонансу (ЯМР) хвилями кругової поляризації. Розроблені комплекси квазіоптичних приладів та пристроїв по своїм функціональним можливостям та параметрам не поступаються аналогічній по призначенню апаратурі більш довгохвильових діапазонів, а у ряді випадків перевищують їх. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський
СТЕНД ДЛЯ КВАЗІОПТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ SQR-110/1 (Stand for quasi-optical researches SQR-110/1)
В рамках наукового співробітництва з Університетом Гьоте, Німеччина (Center for Biomolecular Magnetic Resonance (BMRZ), J.W.Goethe University, Frankfurt am Main, Hessen, Germany) по Партнерському проекту Р-278c створено квазіоптичний тракт ЕПР/ЯМР спектрометру з динамічною поляризацією ядер з накачкою на частоті 0,26 ТГц для наукових досліджень в області біології, біофізики, біохімії. В.К. Кісельов, В.І. Безбородов, Є.М. Кулешов, М.С. Яновський
СТЕНД ДЛЯ КВАЗІОПТИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ BCA-COMPASS (Stand for quasi-optical researches BCA-Compass)
В рамках наукового співробітництва по Партнерському проекту УНТЦ Р-398 з Iнститутом фізики плазми Академії наук Чеської республіки, Прага (Institute of Plasma Physics of the Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague) досліджено, розроблено та створено «Стенд для квазіоптичних досліджень ВСА-Compass». Стенд ВСА-Compass призначено для роботи у складі рефлектометричної системи діагностики високотемпературної плазми на експериментальній установці керованого термоядерного синтезу «Токамак Compass-D». Стенд забезпечує виконання наступних функцій: просторове об’єдинання частотних смуг і передачу мікрохвильвих сигналів зондування плазми; опромінення зондуючими пучками електромагнітних хвиль плазмового шнура Токамака Compass-D; прийом відбитих плазмою сигналів та розгалуження смуг у хвилеводні канали приймальних пристроїв. Стенд ВСА-Compass забезпечує одночасне зондування плазми у надширокій смузі частот від 18 ГГц до 90 ГГц. В.К. Кісельов, В.І. Безбородов, Є.М. Кулешов, М.С. Яновський, П.К. Нестеров, А.І. Горошко, І.В. Щербатко
2011
РОЗВИТОК ТА ЗАСТОСУВАННЯ КВАЗІОПТИЧНИХ І ОПТИЧНИХ МЕТОДІВ ТА ЗАСОБІВ В РАДІОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕННЯХ У ТЕРАГЕРЦЕВІЙ ОБЛАСТІ СПЕКТРУ (шифр ”ОПЛОТ”)
Досліджено та здійснено новий квазіоптичний метод терагерцевої рефлектометрії внутрішнього відбиття для вивчення фізичних властивостей границь розподілу матеріалів та сполук, а також для виявлення поверхневих неоднорідностей композиційних матеріалів та структур радіофізичними засобами у терагерцевому діапазоні частот, у тому числі для вирішення задач неруйнівного контролю та дефектоскопії. Для реалізації методу створено експериментальний макет квазіоптичного гетеродинного рефлектометра на основі порожнистого діелектричного проміневода (ПДП) терагерцевого діапазону і комплекса приладів та елементів на базі ПДП.
З використанням квазіоптичних принципів і методів створено на базі надрозмірного металодіелектричного хвилеводу (МДХ) та досліджено нові функціональні і радіовимірювальні прилади та засоби (експериментальні макети) для проведення радіофізичних досліджень у широкому діапазоні терагерцевих та гігагерцевих радіохвиль. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський
EXTENDED NON–DESTRUCTIVE TESTING OF COMPOSITE BONDS “РОЗШИРЕНИЙ НЕРУЙНІВНИЙ КОНТРОЛЬ З’ЄДНАНЬ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ” (шифр “ENCOMB”
На основі проведених фундаментальних досліджень по НДР «Оплот» та результатів попередніх виконаних держбюджетних тем «Опора» і «Основа» розроблено та досліджено нові методи квазіоптичної терагерцевої рефлектометрії для неруйнівного контролю вуглепластиків у рамках міжнародного наукового Консорціуму по проекту ENCOMB (договір про надання гранту № 266226), що виконується згідно 7-й Рамковій програмі співробітництва з ЄС. В.І Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський, І.В. Щербатко
2012
Розвинення методів і засобів оптики і квазіоптики для встановлення закономірностей та особливостей взаємодії терагерцевого випромінювання з фізичними і біологічними об’єктами” (шифр ”Ореол”)
Розв’язано задачу розсіювання трьохвимірного гаусовського пучку з круговим поперечним перерізом на двоперіодичному гіротропному шарі у квазістатичному наближенні. Виявлено латеральний зсув максимумів відбиття компонент пучку та умови існування кута падіння, що гарантує повне проходження плоскої хвилі крізь гіротропний шар. Т.Л.Зіненко, В.В.Ячин, В.К.Кісельов
З використанням квазіоптичних принципів і методів створено на базі надрозмірного металодіелектричного хвилеводу (МДХ) та досліджено нові функціональні і радіовимірювальні прилади та засоби (експериментальні макети) для проведення радіофізичних досліджень у широкому діапазоні терагерцевих радіохвиль. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський
Запропоновано новий резонансний спосіб визначення показника заломлення речовин, прозорих у ТГц діапазоні. Для визначення використовується активний квазіоптичний резонатор ТГц лазера. Спосіб придатний для твердих, рідких та газоподібних речовин. Проведено оцінку точності вимірювань. В.К. Кісельов, В.П.Радіонов
Extended non–destructive testing of composite bonds “розширений неруйнівний контроль з’єднань композиційних матеріалів” (шифр “encomb
На основі проведених фундаментальних досліджень по НДР «Ореол» та результатів попередніх виконаних держбюджетних тем «Оплот» і «Опора» розроблено та досліджено нові методи квазіоптичної терагерцевої рефлектометрії для неруйнівного контролю вуглепластиків у рамках міжнародного наукового Консорціуму по проекту ENCOMB (договір про надання гранту № 266226), що виконується згідно 7-й Рамковій програмі співробітництва з ЄС. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський, С.В. Мізрахі, Т.Л. Зіненко
2013
Розвинення методів і засобів оптики і квазіоптики для встановлення закономірностей та особливостей взаємодії терагерцевого випромінювання з фізичними і біологічними об’єктами (шифр ”Ореол”)
Проведено порівняння розрахованих за допомогою методу інтегральних функціоналів частотних характеристик коефіцієнта відбиття від зразка вуглепластика (CFRP) з експериментальними даними, отриманими за допомогою методу квазіоптичної рефлектометрії в субтерагерцовому діапазоні частот при різних полярізаціях та кутах падіння хвилі на зразок.
З використанням квазіоптичних принципів створено на базі надрозмірного металодіелектричного хвилеводу та досліджено нові функціональні прилади для проведення радіофізичних досліджень у широкому діапазоні терагерцевих радіохвиль. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський
Extended non–destructive testing of composite bonds “розширений неруйнівний контроль з’єднань композиційних матеріалів” (шифр “Encomb)
На основі проведених фундаментальних досліджень розроблено та досліджено нові методи квазіоптичної терагерцевої рефлектометрії для неруйнівного контролю вуглепластиків у рамках міжнародного наукового Консорціуму по проекту ENCOMB (договір про надання гранту № 266226), що виконується згідно 7-й Рамковій програмі співробітництва з ЄС. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський, С.В. Мізрахі, Т.Л. Зіненко
2014
Розвинення методів і засобів оптики і квазіоптики для встановлення закономірностей та особливостей взаємодії терагерцевого випромінювання з фізичними і біологічними об’єктами” (шифр ”Ореол”)
З використанням квазіоптичних принципів і методів створено на базі надрозмірних металодіелектричного хвилеводу (МДХ) та порожнистого діелектричного проміневоду (ПДП) та досліджено нові функціональні і радіовимірювальні прилади та засоби (експериментальні макети) для проведення радіофізичних досліджень у широкому діапазоні терагерцевих радіохвиль.
Проведені теоретичні та експериментальні дослідження субхвильових періодичних структур з подвійним променезаломленням форми. На їх базі розроблено диференційні фазові секції для використання їх в якості елементів фазових обертачів, фазових зсувачів частоти та обертачів площини поляризації. Отримані результати мають світовий рівень і є основою для розробки нових приладів терагерцевого діапазонів хвиль. В.І. Безбородов, В.К. Кісельов, О.С. Косяк, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, М.С. Яновський, В.В. Ячин
Extended non–destructive testing of composite bonds “розширений неруйнівний контроль з’єднань композиційних матеріалів” (шифр «ENCOMB»).
На основі проведених фундаментальних досліджень розроблено та експериментально досліджено нові квазіоптичні методи: терагерцевої полярізаційно-частотної рефлектометрії та рефлектометрічний метод внутрішнього відбиття для неруйнівного контролю поверхні вуглепластиків у рамках проекту ENCOMB, що було виконано згідно 7-й Рамковій програмі співробітництва з ЄС. Проведено дослідження для виявлення неоднорідності, термопошкоджень, зволоження та забруднення поверхні пластика, укріпленого волокнами вуглецю (CFRP). Отримані результати мають світовий рівень і можуть бути використані для створення пристроїв неруйнівного контролю. В.К. Кісельов, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров, В.І. Безбородов, М.С. Яновський, О.С. Косяк, С.В. Мізрахі, Т.Л. Зіненко
Нові повністю діелектричні функціональні метаматеріали для застосування у терагерцевому діапазоні: експериментальні дослідження субхвильових періодичних структур (шифр «ОККАМ»).
Розроблено квазіоптичний метод дослідження метаматеріалів в терагерцевом діапазоні частот. Розроблено зразок діелектричного метаматеріалу з плавленного кварцу, який розташовано на підкладці з металевого дроту для використання в терагерцевому діапазоні частот. В.І. Безбородов, О.С. Косяк, Є.М. Кулешов, П.К. Нестеров
2015
Розсіювання хвиль суб-ТГц і ТГц діапазонів частот
Отримав подальший розвиток метод квазіоптичного хвилеводного моделювання (КХМ), для якого вперше проведена експериментальна оцінка похибки вимірювання діаграм прямого і зворотного розсіювання радіохвиль від фізичних моделей. Вперше показано, що можливе вимірювання коефіцієнтів відбиття хвиль від розсіювачів методом КХМ в залежності від частоти випромінювання, ракурсу розсіювача і кута нахилу площини поляризації опромінюючої хвилі в субтерагерцевому діапазоні частот. Кисельов В.К., Мізрахі С.В., Нестеров П.К., Кулешов Є.М.
Область застосування методу інтегральних функціоналів була розширена на рішення задач розсіювання плоскої хвилі і гауссовських електромагнітних пучків на періодичних структурах різних конфігурацій, виконаних з ізотропних та гіротропних матеріалів. Ячин В.В., Зіненко Т.Л.
Неруйнівний контроль
Розроблено та експериментально досліджено нові квазіоптичні методи неруйнівного контролю поверхні углепластиків: метод поляризаційно-частотної рефлектометриї і рефлектометричний метод внутрішнього відображення. Проведено дослідження для виявлення неоднорідностей, термоушкоджень, зволоження і забруднень поверхні вуглепластикових структур типу CFRP. Кисельов В.К., Кулешов Є.М., Щербатко І.В., Нестеров П.К., Безбородов В.І., Яновський М.С., Мізрахі С.В., Лаптій В.К., Савченко В.Н., Косяк О.С., Зіненко Т.Л., Ячин В.В.
Прилади і системи
Вперше для діагностики плазми розроблено квазіоптичний рефлектометр в діапазоні частот 18-90 ГГц для Токамака «Compass-D» (ІФП, Прага), що є зменшеною копією Токамака ITER. Вперше розроблено квазіоптичний тракт на частоті 260 ГГц Університету Гете (Франкфурт) для ЕПР / ЯМР спектрометра з динамічною поляризацією ядер. Кисельов В.К., Кулешов Є.М., Безбородов В.І., Яновський М.С., Щербатко І.В., Нестеров П.К., Горошко О.І., Мізрахі С.В.
Вперше розроблено квазіоптичний нульовий еліпсометр на хвилі 2 мм для вивчення властивостей речовин і матеріалів в ІРЕ НАНУ. Галуза А.А., Кисельов В.К.,
Коленов І.В., Кулешов Є.М., Мізрахі С.В., Серебрянський С.Ю.
2016
Розвинення методів і засобів оптики і квазіоптики для встановлення закономірностей та особливостей взаємодії терагерцевого випромінювання з фізичними і біологічними об’єктами” (шифр ”Ореол”)
Методом інтегральних функціоналів розв’язані тривимірні задачі розсіяння TM– та TE—поляризованих гаусових пучків хвиль терагерцевого діапазону на двуперіодичних гіромагнітних структурах. Отримані результати опубліковано в рейтинговому зарубіжному виданні та мають світовий рівень. Т.Л. Зіненко, В.В. Ячин
Отримав подальший розвиток експериментальний метод квазіоптичної еліпсометрії в субтерагерцевому діапазоні частот. Результати досліджень мають світовий рівень, опубліковано в рейтинговому міжнародному журналі, та можуть бути застосовані для вивчення характеристик розсіяння електромагнітних хвиль терагерцевого діапазону різноманітними фізичними та біологічними об’єктами. С.В. Мізрахі, І.В. Коленов
Розв’язано лінійну задачу розсіяння пласкої електромагнітної хвилі на гратці з РЕС брусів з кусково-однорідним діелектричним заповненням щілин. Теоретично досліджено структуру у вигляді частої гратки з металевих і ідеально проводячих брусів с заповненням щілин між брусами діелектриком з керовським типом нелінійності. Отримані результати мають світовий рівень і є основою для розробки нових приладів терагерцевого діапазону хвиль. Л. А. Кочетова
Вперше в ТГц діапазоні частот розроблено широкосмугові чверть- та пів-хвильові диференційні фазові секції з використанням ефекту подвійного променезаломлення. Результати досліджень мають світовий рівень та можна використовувати при розробці та виготовленні широкосмугових пристроїв ТГц діапазону частот з переналаштовуванням: перетворювачів поляризації, обертачів площини поляризації, фазообертачів та перетворювачів частоти. В.І. Безбородов, О.С.Косяк, П.К. Нестеров, В.В. Ячин
Досліджено резонанс проходження у випадку нормального падіння лінійно поляризованих хвиль крізь схрещені гратки, які уявляють собою масив паралельних металевих смужок, розміщених на діелектричній підкладці. Результати досліджень мають світовий рівень та прийнято до друку у рейтинговому міжнародному журналі. В.В. Ячин, Л.І. Івженко
Novel all-dielectric functional metamaterials for terahertz applications (проект НТЦУ 5958)
Проведено дослідження розроблених раніше зразків метаматералів. Експериментальні дослідження показали співпадіння між властивостями метаматеріалів, передбаченими чисельним моделюванням. Отриманні результати мають світовий рівень і можна використовувати для розробки та створення режекторних фільтрів нового типу у терагерцовому діапазоні. В.І. Безбородов, О.С. Косяк, П.К. Нестеров, С.В. Мізрахі
2017
Розвиток та застосування оптичних і квазіоптичних методів для дослідження процесів генерації і перетворення електромагнітних хвиль терагерцевого, інфрачервоного і видимого діапазонів (шифр ”Ореол-1”)
Встановлено нові фізичні закономірності й особливості взаємодії електромагнітних хвиль терагерцевого діапазону частот із штучними структурами для яких спостерігається подвійне променезаломлення. Розроблено макети різних квазіоптичних поляризаційних пристроїв (широкосмугових фазообертачів, перетворювачів та обертачів площини поляризації). В.І. Безбородов, О.С. Косяк, П.К. Нестеров, В.В. Ячин
Методом інтегральних функціоналів було досліджено гратковий резонанс, що виникає при розсіянні плоскої хвилі на двоперіодичній структурі PEC-подібного магнітодіелектричного шару, періодично перфорованого квадратними апертурами, заповненими залізоітрієвим гранатом (ЗІГ), що сильно впливає на ефект Фарадея. Т.Л. Зіненко, В.В. Ячин
Вивчено властивості квазіоптичних променеводів щодо широкодіапазонних поляризаційних вимірювань у субтерагерцевому діапазоні частот. Розроблено макети широкодіапазонних пристроїв квазіоптичного вимірювача розсіяння та еліпсометру у субтерагерцевому діапазоні. Проведено попередні дослідження еталонних об’єктів. Мізрахі С.В., Коленов І.В. Нестеров П.К., Нестеров І.О.
З метою створення керованих пристроїв у терагерцевому та інфрачервоному діапазонах, розв’язана теоретична задача о взаємодії плоскої електромагнітної хвилі зі структурою, яка складається з попарно переміжних ідеально провідних металевих брусів з градієнтним діелектричним заповненням щілин, при нормальному падінні хвилі на структуру. у багатомодовому режимі. Л. А. Кочетова
Вивчено спектральні властивості анізотропних дротяних метаматеріалів мікрохвильового діапазону довжин хвиль. Підготовлено рекомендації щодо використання розроблених метаматеріалів у проектуванні пристроїв міліметрового діапазону: широкосмугових поглиначів, поляризаторів та інше. Івженко Л.І.
Проведено математичне моделювання перспективних терагерцевих електронно-вакуумних приладів зокрема клінооротронів, для генерування та перетворення електромагнітних хвиль у широкому інтервалі частот. В. Д Єрьомка
Результати досліджень мають світовий рівень, докладено на міжнародних конференціях та опубліковано у вітчизняних та зарубіжних рейтингових журналах.