Сенсоры на основе микрополосковых фотонных кристаллов для контроля диэлектрической проницаемости материалов

Раздел находится в стадии актуализации

В настоящее время разработано большое количество планарных сенсорных устройств для контроля диэлектрической проницаемости твердых и жидких материалов в микроволновом диапазоне. Методы, основанные на непосредственном расположении тестируемого образца на микрополоске, требуют более точного учета особенностей взаимодействия электромагнитной волны, распространяющейся вдоль микрополоска, с тестируемым образцом. В частности, следует учитывать распределение напряженности электрического поля возникающей стоячей волны вдоль фотонного кристалла в зависимости от его структуры, например, при создании нарушения в виде измененной длины одного из отрезков микрополосковой линии. В работе теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность применения микрополосковых фотонных кристаллов для контроля диэлектрической проницаемости твердых материалов. С использованием программы трехмерного электромагнитного моделирования Ansys HFSS представлены результаты расчета амплитудно-частотных характеристик открытых СВЧ фотонных структур с периодически изменяющейся шириной микрополосковой линии. Исследованы характеристики дефектных мод в первой и второй запрещенных зонах в зависимости от диэлектрической проницаемости образцов, располагающихся на микрополосковой линии, а также структуры нарушения и местоположения образца. С помощью векторного анализатора цепей в диапазоне частот 0,01–12,0 ГГц выполнены измерения амплитудно-частотных характеристик макета микрополоскового фотонного кристалла, изготовленного методом фотолитографии. Экспериментально подтверждена зависимость частоты дефектной моды от расположения образца с фиксированной диэлектрической проницаемостью в пределах нарушения фотонного кристалла. Установлен характер влияния толщины образцов на частоту дефектной моды фотонного кристалла. Полученные результаты свидетельствуют о возможности применения микрополосковых фотонных кристаллов, отличающихся высокой технологичностью производства, в качестве сенсорных схем с управляемыми характеристиками для контроля диэлектрической проницаемости.
Скрипаль Александр Владимирович
Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Россия, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83
Пономарев Денис Викторович
Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Россия, 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, 83
Кузнецова Анастасия Николаевна
АО «НПП «Алмаз», Россия, 410033, г. Саратов, ул. им. Панфилова И. В., 1А, стр. 1

124498, г. Москва, г. Зеленоград, площадь Шокина, дом 1, МИЭТ, ауд. 7231

+7 (499) 734-62-05
magazine@miee.ru