DE2051851A1 - Verfahren zur Erzeugung von Subwellen - Google Patents

Description

FARBENFABRIKEN BAYER AG _2O51851

LEVERKUSEN-Beyerwerk Patent -Abteilung Κί/Lo

Verfahren zur Erzeugung von Subwellen (Zusatz zu P 19 11 801.5)

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erweiterung der InformationsübertragungBmöglichlceit bei Abbildungen mittels Wellen gemäß Patentanmeldung P 19 11 801.5, bei dem durch Beugung von Subwellen die Ortsfrequenzen der zu untersuchenden Struktur in einen Bereich kleinerer Ortsfrequenzen transformiert werden.

Für die Durchführung des Verfahrens gemäß Patentanmeldung P 19 11 801.5 ist die subnormale Wellenlänge und Phasengeschwindigkeit der Subwellen wesentlich. Subwellen können einem Medium durch die Randbedingungen aufgezwungen werden. So können z.B. Subwellen mit Hilfe der Totalreflexion an der Grenze zweier Medien mit verschiedenen Brechungsquotienten erzeugt werden«

Eine weitere Methode zur Erzeugung von Subwellen besteht darin, daß Gitter mit sehr kleinen Gitterkonstanten mit homogenen Wellen beleuchtet werden. Voraussetzung ist dabei,

Le A 15 551 - 1 -

209818/0897

BAD

daß die Gitter-konstante klein gegenüber der Wellenlänge der verwendeten Strahlung ist, Ea.entstehen dann Subwellen,, die in der Gitterebene fortsQhreiten und senkrecht zur Gitterebene stark gedämpft sind, Die Wellenlänge dieser Subwellen iat dann gleich der Gitterkonstante des durchstrahlten Gitters,

Es wurde nun gefunden, daß man Subwellen hoher Intensität er-^ zeugen kann, wenn erfindungsgemäß ein© periodische, hohl·*·, leiterähnliche Struktur mit homogenen Wellen beleuchtet wird» deren Vakuumr-Wellenlänge groß gegenüber der Periode dieser Struktur iat, so, daß eine Verzcigerung der Phasen-^ geschwindigkeit der homogenen Wellen eintritt. Zweckmäßig wird die Polarisationsebene der einfallenden homogenen Wellen so gewählt, daß: sie mit der Polarisationsebene des Grund« wellentyps der Hohlleitefitruktur übereinstimmt.

Die peripdisQhe Hphlleiterstruktur zur Durchführung des , erfindungsgemäßen Verfahrens ist gekennzeichnet durch eiTie in einen Meta,llblo.ok eingravierte Furche mit rechtreckfärm.ig'en Querschnitt ι die mit Aufdamjsfglas ausgefüllt ist, Die Oberseite der Furche ist Mit einer aufgeclamjften Goldschicht ab-* gedeckt» die in Richtung, der Furche, d»,H* XXi Richtung der Hohlleiterachse ptriodisesh durgh« eine Vielzahl von Sch-lit^en unterbrochen iit*

Mr reflexionsfreitn Anpapiung der· h©me>genen Wellen an die HQhlleitePSt?-uk:tur sind a.! Heühlliitereintritt eine und Schlitze abge,itufter I<Inie

Wie bereit! erläutert, beafeehfe dag Wegen dieser Technik darin» daß die period lachen Ran<Jbtd.ingunitn eine YerKÖgerung der Phanongeschwindigkeit der elektromagnetisohen WeLLp, bewirken, 2uin Beispiel lasaeji sich im. i^ikrawellenf©biet auf diege Weise Phaaengesehwittdigkeiton eriiglen, die gegenüber den Phaaen-* ges.oHwindigke.iten der hofflagenen WeilBu um ·1ηπ Faktur U)O - 1OQO

c; A

208818/0897

verkleinert sind. Bei den hier beschriebenen periodischen Hohlleitestrukturen handelt es sich also im Prinzip um optische Verzögerungsleitungen.

Ein AusfUhrungsbei3piel der erfindungsgemäßen Hohlleiterstruktur ist in Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 die periodische Hohlleiteratruktur'in Aufsicht, Figur 2 einer perspektivische Darstellung der periodischen Hohlleiterstruktur mit Hornantenne am Hohlleitereintritt und

Figur 3 einen Querschnitt durch die periodische Hohlleiterstruktur.

Die periodische Hohlleiterstruktur besteht aus einem Rechteckrohr 1 mit den Abmessungen a = 0,22 /um und b = 1,0 /um. Eine Breitseite des Rechteckrohres ist in konstantem Abstand mit'insgesamt ca 90 Schlitzen 2 versehen. Die Länge der Sehlitze beträgt hier 2 1= 0,6 ,um, ihre Breite s ca 0,05 /um und der gegenseitige Abstand ρ der Schlitze 0,075 /um. Eine Verzögerungsleitung mit diesen Dimensionen ist geeignet für eine Speisung mit homogenen Wellen der Wellenlänge X= 1,3 /um bis 1,9 /um. Die Resonanzfrequenz der Schlitze ist f., = c/4 1· Dabei ist c die Lichtgeschwindigkeit. Die Resonanzfrequenz bestimmt die obere Grenzfrequenz der Verzögerungsleitung. Die untere Grenzfrequenz f^ ist durch die Breite b des Rechteckrchis gegeben. Bei Anregung des TE,.. -Feldtypo beträgt die untere Grenzfrequenz: f^ - 2b · n. Dabei bedeutet η der Brechungsindex des Dielektrikums im Rechteckrohr. Der Abstand ρ der Schlitze ist maßgebend für die Phasengeschwind".rkeit und damit für die erreichbare Wpllenlänge der Subwellen. Die Phasengeschwindigkeit beträgt ν , = 2 >τί ρ fß\ . Dabei bedeutet f die Frequenz

Ie A 13 351 - 3 -

2 0 9 8 1 81 0 8 9 V

der homogenen Wellen und >o die Phasendrehung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen. Bei Erregung durch eine vorwärts laufende Welle liegt f3) zwischen 0 und /ft» Für homogene Wellen mit einer Wellenlänge von Jt = 1,5 /um (f = 2 · 10 Hz) beträgt dann die Phasengeschwindigkeit c/10; man erhält also eine Phasengeschwindi*gkeitsverzögerung um den Faktor 10.

Die Speisung der Verzögerungsleitung erfolgt durch eine linear polarisierte Transversalwelle, deren if- Vektor senkrecht zur Breitseite "b des Rohrleiters (Figur 2 und 3) liegt, so daß im Rohrleiter die TE₀-.-Welle angeregt wird.

Die Schlitze 2' am Eingang des Hohlleiters sind in ihrer Länge abgestuft. Außerdem ist. am Eingang eine Hornantenne'3 angebracht. Auf diese Weise wird eine weitgehend reflexionsfreie Einspeisung der Strahlung in die Hohlleiterstruktur ermöglicht.

Die Herstellung der Hohlleiterstruktur erfolgt in bekannter Weise mittels gesteuerter Elektronenstrahlen. Diese Technik ist z.B. in G. Möllenstedt, R. Schief, R. Speidel, Optik 27 (1968) Seite 488 aufUhrlich beschrieben. Eine auf diese Weise hergestellte Hohlleiterstruktur ist in Figur 3 gezeigt. Der Rohrleiter 1 wird durch den gesteuerten Elektronenstrahl in einen Metallblock 5 eingraviert. Die so entstandene Furche wird dann mit Aufdampfglas gefüllt. Ein solches Glas ist z.B. unter der Bezeichnung Schott Aufdampfglas 8329 im Handel erhältlich. Auf diese Weise kann die untere Grenzfrequenz f., der Hohlleiterstruktur um den Faktor η (Dielektrizitätskonstante des Aufdampfglases)heraufgesetzt werden. Anschließend wird die aufgefüllte Furche mit einer Goldschicht bedampft. Danach werden die Schlitze 2 und 2' ebenfalls mittels gesteuerter Elektronenstrahlen in der Goldschicht 7 erzeugt.

Le A 13 351 _ 4 _

209818/0)397

BAD ORIGINAL

Claims (3)

1. Iy Verfahren zur Erweiterung der Informationsübertragungsmöglichkeit bei Abbildungen mittels Wellen, gemäß Patentanmeldung P 19 11 801.5* wobei durch Beugung von Subwellen die örtsfrequenzen der zu untersuchenden Struktur in einen Bereich kleinerer Ortsfrequenzen transformiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Subwellen durch Beleuchtung einer periodischen, hohlleiterähnlichen Struktur mit homogenen Wellen erzeugt werden, deren Vakuum-Wellenlänge groß gegenüber der Periode dieser Struktur ist, so daß eine Verzögerung der Phasengeschwindigkeit der homogenen Wellen eintritt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsebene der einfallenden homogenen Wellen so gewählt wird, daß sie mit der Polarisationsebene des Grundwellentyps in der Hohlleiterstruktur übereinstimmt.
3. 3. Periodische Hohlleiterstruktur zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch eine in einem Metallbloek (5) eingravierte Furche (1) mit rechteckförmigert Querschnitt* die m t Aufdampfglas (6) ausgefüllt ist und auf ihrer Oberseite mit einer aufgedampften Goldschicht (?) bedeckt ist, die in Richtung der Furche (1) periodisch durch eine Vielzahl von Schlitzen (2) unterbrochen ist.

   4· Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Hohileitereintritt zur reflexionsfreien Anpassung der homogenen Wellen eine Hornantenne (3) und Schlitze (2*) abgestufter Länge angeordnet sind.

   I»e A 13 391 - 5 -

   2 0 9818/0897

   BAD