Псевдогиперболоид 2-го порядка – универсальная платформа управления волнами - страница 4

Рис. № 6. Распространение лучей, направленных с небольшим отклонением в фокус

б) Спиралевидное/гелиоидное сближение с осевой областью

Вне граничных лучей, попадающие на стенки под углом, в большинстве случаев будут многократно отражаться, “обтекая” ось резонатора спиралью. Это распространено во многих волноводных или резонаторных системах. Отражения постепенно приближают траекторию луча к центральной оси, из-за формы вогнутых стенок.

Таким образом получается, что даже если начально луч не направлен прямо на фокус, многократные отражения будут стремиться «втянуть» его в центральную продольно-пропускающую зону. При определённых условиях (параметры усечения, длина волны, угол входа) сосредоточиваются в цилиндрической оси фокусов.

Поскольку форма псевдогиперболоида действует как своеобразная "геометрическая линза", лучи, входящие под различными углами, в большинстве случаев перераспределяются внутрь вдоль оси фокусов. За счёт оболочечной формы и отрицательной кривизны, траектории этих лучей не расходятся наружу, как, например, в плоских или выпуклых отражателях, а направляются внутрь, где могут войти в зону устойчивой продольной передачи.

Механизм можно сравнить с оптической воронкой – структура, втягивающая световые лучи к своей оси. Только в данном случае фокус существует не как точка, а как цилиндрическая область, к которой стремятся лучи.

На длинах волн, сопоставимых с размерами полости, появляется интерференционная картина с устойчивыми модами (стоячими волнами) вдоль оси. Даже внефокусные фронты, входящие на стенку, будут участвовать в формировании мод, которые сконцентрированы вдоль фокусной оси.

Основные свойства псевдогиперболоида

1. Новая геометрическая поверхность второго порядка, разомкнутая, с переменной отрицательной кривизной.

2. Внутренние стенки создают фокусирующий эффект вдоль цилиндрической фокальной оси.

Возможные направления применения:

Антенны и излучатели нового типа.

Детекторы и приёмники нового типа.

Вывод

Псевдогиперболоид обладает уникальным свойством фокусирующей и направляющей ловушки: он не «выбрасывает» энергию в разные стороны, как это происходит в обычных формах, а наоборот – стремится собрать любое излучение, попавшее внутрь, в узкий цилиндрический пучок фокусов.