Квазиоптика

Квазио́птика

(от квази (См. Квази...)... и Оптика)

область физики, в которой изучается распространение электромагнитных волн с длиной волны λ < 1—2 мм (коротковолновая часть диапазона миллиметровых радиоволн — субмиллиметровые волны и примыкающий к ней оптический диапазон) в условиях, когда распространение волн подчиняется законам геометрической оптики, но дифракционные явления также играют существенную роль. Результатом этих исследований является создание квазиоптических устройств — открытых резонаторов и квазиоптических линий, в которых могут возбуждаться и распространяться волны указанного диапазона.

Для радиоволн короче 1—2 мм объёмные резонаторы (См. Объёмный резонатор) и волноводы (см. Радиоволновод) с размерами порядка длины волны λ, широко применяемые для сантиметровых волн, практически непригодны. Омические потери на этих длинах волн столь велики, что волна почти полностью затухает в волноводах на расстояниях ~ 10—20 см от источника, а добротность резонатора мала. В связи с этим были созданы открытые резонаторы и открытые передающие тракты (линзовые и зеркальные квазиоптические линии).

Простейший открытый резонатор состоит из 2 параллельных зеркал, расположенных друг против друга. Пучок света последовательно отражается от каждого из зеркал и возвращается к противоположному. Ширина пучка гораздо больше длины волны, но т.к. расстояние между зеркалами гораздо больше ширины пучка, то существенной оказывается дифракционная расходимость пучка. Это явление, а также дифракция на краях зеркал приводят к неоднородности в распределении поля по сечению пучка и к появлению потерь энергии на излучение. Для уменьшения потерь (увеличения добротности резонатора) применяются изогнутые зеркала (в частности, конфокальный резонатор), которые фокусируют лучи.

Открытые разонаторы, хотя их размеры велики по сравнению с длиной волны λ, обладают достаточно редким (дискретным) спектром собственных частот. Поэтому они оказались очень удобной резонансной системой не только для Лазеров (см. Оптический резонатор), но и для всей аппаратуры для электромагнитных волн оптического и субмиллиметрового диапазонов.

В квазиоптических линиях пучок (ширина которого >> λ последовательно проходит через ряд длиннофокусных линз или слабоизогнутых зеркал (корректоров). Корректоры фокусируют пучок, компенсируя его дифракционное расширение при распространении между ними. Такие линии могут применяться и в системах оптической связи. Для субмиллиметровых и миллиметровых волн могут применяться также радиоволноводы, широкие по сравнению с длиной волны λ, в которых используются зеркала, линзы и призмы.

Лит.: Техника субмиллиметровых волн, под ред. Р. А. Валитова, М., 1969; Квазиоптика, пер. с англ. и нем., под ред. Б. З. Каценеленбаума и В. В. Шевченко, М., 1966; Вайнштейн Л. А., Открытые резонаторы и открытые волноводы, М., 1966; Каценеленбаум Б. З., Высокочастотная электродинамика, М., 1966.

Б. З. Каценеленбаум.