Ускоряющие металлические линзы.

или . Среду с такими параметрами легко создать. Мы уже рассматривали – прямоугольный волновод.

Если на пути электромагнитной волны поставить параллельно вектору ряд металлических пластин, отстоящих друг от друга на расстоянии а, больше, чем , то фазовая скорость распространения волны как и для волновода, определяется выражением

Коэффициент преломления равен

Пределы изменения . Одинаково во избежание появления высших типов волн , таким образом .

С другой стороны при фиксированном а, можно менять ширину пластин , изменяя тем самым отрезок пути, пройденный волной с повышенным .

 

Рис. 61. Линзы из параллельных металлических пластин.

Ширина может меняться как от пластины к пластине, так и вдоль самой пластины.

В первом случае все пластины прямоугольны, но различной ширины, во втором случае они одинаковые, но имеют профиль как на рис.62 и рис.63.

Рис. 62. Первый случай. Н – линза.

Рис. 63. Второй случай. Е – линза.

Такие линзы называются металлопластинчатой или металлической.

Если профиль линзы расположен в плоскости Н электромагнитного поля, то эта линза Н, если в плоскости Е, то ее называют Е – линзой.

Эти обе линзы трансформируют цилиндрическую волну в плоскую. Профиль обеих линз описывается одним и тем же уравнением для ускоряющих линз.

В общем случае, когда необходимо трансформировать сферическую волну в плоскую, профиль линзы должен иметь форму части поверхности эллипсоида вращения, образованного вращением эллипса вокруг оси х.

Для Н – линзы можно.

a – соnst, b – var или b – const, a – var

n – const, b – var b – const, a – var

 

 

Выбор фокусного расстояния и коэффициента преломления металлических линз.

Из формул следует, что зависит от , , . Связь между ними найдем, подставив в уравнение значения , и решив относительно , получим

или

Рис. 64. Зависимость относительной величины фокусного расстояния от относительной толщины металлической линзы при различных коэффициентах преломления.

Для уменьшения отражения необходимо чтобы .

Кривые имеют минимум. Для каждого п существует такое , что ни при какой толщине оно не может быть меньше.

С уменьшением увеличивается , так как при конструировании стремятся сделать минимальным, то вопрос решается компромиссом.

При заданном по графикам находят и наиболее приемлемые для данного случая.

Из графика видно, что при меньших получается меньшее . Если будет сильно отличаться от 1, то возникнут заметные отражения от обеих поверхностей линз, из-за большого различия электрических параметров двух сред (воздух-линза). По этой причине вопрос о выборе решение также компромиссно, между обеспечением малого коэффициента отражения и малыми габаритами.

Выбирают , что составляет

 

Зонирование линз.

Зонирование приводит к появлению необлученных вблизи ступенек частей поверхности линзы.

Рис. 65. Вредные зоны в зонированной линзе

Они уменьшают коэффициент поверхностного раскрыва линзы, то есть уменьшают эффективную поверхность и вызывают увеличение УБЛ. Другими словами существует проблема и ее надо решить. Один из путей решения этой проблемы.

 

Рис. 66. Зонированная линза, не имеющая вредных зон

– пр-во металлопластиковой линзы

– воздух более плотная оптическая среда

Т.к. лучи падают нормально окружностям, преломление лучей в т. 1,2,3. Для того чтобы 1 и 2 были параллельными при данных и кривая теневой стороны линзы должна иметь профиль гиперболы. Таким образом, вредные зоны устраняются.