Skip to article frontmatterSkip to article content
Site not loading correctly?

This may be due to an incorrect BASE_URL configuration. See the MyST Documentation for reference.

دفترچهٔ فصل ۱: نخستین مدل فراسطح

شناسه: ms-02-scattering. آیا ورقه می‌تواند با بازتاب کم، فاز عبور را عوض کند؟ پیش‌بینی و حالت شفاف، الکتریکی‌مانند، متوازن و نامیزان را مقایسه کنید. مدل تحلیلی دو‌درگاهی بی‌اتلاف است؛ هندسه، پاشندگی ماده، مش، پراش، تبدیل قطبش و اعتبارسنجی قطعهٔ ساخته‌شده ندارد و حل‌گر تمام‌موج اجرا نمی‌کند.

تابش عمودی، امپدانس حقیقی برابر، یک قطبش، فقط دو درگاه آینه‌ای و e−iωte^{-i\omega t} فرض‌اند. همهٔ ضرایب در صفحهٔ ورقه، فرکانس برحسب THz و منبع همراه در simulations/intro_sheet.py است؛ بستهٔ کامل آن را حفظ می‌کند.

Python 3.12.1 NumPy 2.4.6 Matplotlib 3.11.1 Model intro-sheet-1.0
Reference frequency: 200.0 THz; free-space wavelength: 1.4989622900000001 um
Loading...
Custom response at the selected frequency: R= 0.0 T= 1.0 phase= 180.0

۱. تعریف کانال‌ها

برای هر کانال u=f/f0u=f/f_0، d=1−u2d=1-u^2 و

C(f)=d+iaud−iau.C(f)=\frac{d+i a u}{d-i a u}.

در فرکانس مثبت حقیقی و شدت نامنفی aa، اندازهٔ ∣C∣=1|C|=1. وقتی a=0a=0، حتی در f=f0f=f_0، صریحاً C=1C=1 بگیرید. کانال الکتریکی‌مانند و مغناطیسی‌مانند Ce,CmC_e,C_m می‌دهند:

r=Ce−Cm2,t=Ce+Cm2.r=\frac{C_e-C_m}{2},\qquad t=\frac{C_e+C_m}{2}.

این سهم‌ها گشتاور دوقطبی بازیابی‌شده نیستند. مقدار ویژهٔ زوج و فرد Ce,−CmC_e,-C_m است؛ علامت منفی حد شفاف r=0,t=1r=0,t=1 را درست می‌کند. به علت امپدانس برابر، اینجا R=∣r∣2,T=∣t∣2R=|r|^2,T=|t|^2.

Loading...

۲. جاروب فرکانس

در تشدید صرفاً الکتریکی t=0t=0 و فاز تعریف نشده است؛ نمودار آن را می‌پوشاند. حالت متوازن Ce=CmC_e=C_m، پاسخ r=0,t=Cer=0,t=C_e دارد. تطبیق دقیق کل جاروب فرض ایده‌آل تحمیلی است، نه پیش‌بینی سطح هویگنس پهن‌باند واقعی. نامیزانی دو کانال خنثی‌سازی را می‌شکند.

<Figure size 1500x475 with 3 Axes>

۳. جمع پیکان‌های مختلط

در پاسخ متوازن، بازتاب Ce/2C_e/2 و −Cm/2-C_m/2 را خنثی و عبور Ce/2C_e/2 و Cm/2C_m/2 را جمع می‌کند. پیکان سهم مختلط کانال این مدل است، نه میدان تابشی دوقطبی اندازه‌گیری‌شدهٔ مستقل. مقیاس صفحهٔ مختلط دو پنل یکسان است.

<Figure size 1125x500 with 2 Axes>

۴. فاز و تأخیر

برای زوج متوازن، تأخیر گروهی مشتق فاز بازشده است:

τg=darg⁡(t)dω.\tau_g=\frac{d\arg(t)}{d\omega}.

کد مشتق بستهٔ مستقل دارد. شدت باریک‌تر، تغییر فاز تندتر و اوج تأخیر بیشتر می‌دهد، با آنکه عبور ایده‌آل تطبیق‌یافته واحد است. این هندسهٔ بی‌رنگ یا کنترل مستقل فاز هر فرکانس را ثابت نمی‌کند. تبدیل واحد τg[fs]=1000(2π)−1dϕ/df[THz]\tau_g[\mathrm{fs}]=1000(2\pi)^{-1}d\phi/df[\mathrm{THz}] است.

<Figure size 1250x450 with 2 Axes>
Loading...

۵. آزمون و صدور

تراز توان از کنترل کامل دو‌درگاه ضعیف‌تر است. علاوه بر R+T=1R+T=1 یک موج، S†S=IS^\dagger S=I را برای تحریک دوطرفه بررسی کنید. برابری ضرایب غیرقطری تقابل را صریح می‌کند. کنترل، سازگاری مدل تحلیلی ایده‌آل است، نه دقت هندسه. گزارش کنترل، همانی شنت الکتریکی و حدها را نیز می‌آزماید.

Loading...
Saved sheet-response.json and sheet-response.csv; no nonfinite phases are serialized as numbers.

تفسیر

چرا فاز صفر عبور کاربرد ندارد و پاسخ متوازن ایده‌آل می‌تواند T=1T=1 و فاز ناصفر داشته باشد، ولی هندسهٔ سلول را خودکار نسازد؟ نامیزانی و شدت را تغییر و فاز و دامنه را با هم نگه دارید. بردار ورودی دوطرفهٔ تازه را با کل SS بیازمایید.

فصل ۲ مرز و توان و ورقه، فصل ۳ دادهٔ ریج تمام‌موج، فصل ۴ کانال و فصل ۵ هندسهٔ مونتاژشده را می‌دهند. پیش از ادعای قطعه، سطح شاهد را مقایسه کنید. مرجع: Yu و Capasso و Decker و همکاران. مدل و شکل‌های اینجا اصیل آموزشی‌اند، نه بازتولید هندسه و بازده مقالات.