Применения:

– Терагерцовая спектроскопия и бесконтактное сканирование;

– Гибридные фотонно-электронные фильтры на чипе;

– ТГц-обработка информации: фильтрация, маршрутизация, накопление;

– Селективное возбуждение квантовых переходов на заданной частоте в фотонных и плазмонных системах;

– Биоимпедансная чувствительная фильтрация в медицинской диагностике (например, в "лазерном носе" или детекторе заболеваний по потоку ИК-излучения кожи).

Таким образом, псевдопараболоиды и другие криволинейные псевдоповерхности в терагерцовом диапазоне становятся физической основой для совершенно нового типа функциональных фильтров и резонаторов, работающих без проводов, металлов и активной схемотехники – исключительно за счёт формы. Это квинтэссенция ГВИ: геометрия становится алгоритмом обработки частот и направлений, формируя волновую логику пассивно, с субволновой точностью.

Концепция в контексте геометрической волновой инженерии (ГВИ) представляет собой прорывной подход к организации радиосвязи, оптической или акустической передачи информации. В отличие от классических антенн с жёсткой диаграммой направленности или фазированных решёток с электроникой управления, здесь функциональность закладывается в саму геометрическую форму объекта. Такие антенны могут одновременно излучать и/или принимать сигналы в нескольких направлениях, используя сложные формы кривизны, топологически структурированные резонансные зоны и пространственно-фазовую обратную связь.

Ниже приведено подробное описание всех аспектов этой технологии:

1. Определение и суть мультифокусной антенны нового поколения

Мультифокусная антенна – это антенная или резонаторная система, в которой благодаря специально спроектированной, искривлённой поверхности (например, псевдопараболоид 3-го порядка, псевдогиперболоид или псевдоэллипсоид) волновая энергия одновременно фокусируется, излучается или воспринимается сразу в нескольких априорно заданных фокусных направлениях.

Такие антенны могут принимать сигнал, приходящий из нескольких углов одновременно, без переключения, передавать энергию и данные мультиканально – с фазово-разделёнными каналами в разные точки пространства и быстро (и даже пассивно) переключаться между направлениями без использования схем фазового поворота.

2. Ключевые преимущества по сравнению с классическими антенными системами

По сравнению с традиционными антеннами (ячейками, диполями, решётками, микро полосковыми элементами) и особенно фазированными антенными решётками (ФАР), мульти фокусные геоантенны обладают рядом уникальных преимуществ:

– Без электронная перестройка диаграммы направленности: переключение/фокусировка осуществляется за счёт пространственного перераспределения возбуждения;

– Отсутствие фазовращателей: волновая форма естественно «выбирает» нужное направление в зависимости от точки ввода, частоты или угла;

– Нелокальная передача сигнала: одна волна может быть расщеплена в пространстве и направлена в несколько независимых фокусных узлов;

– Большая энергетическая эффективность: отсутствие паразитных элементов и активного управления снижает потери;

– Миниатюрность: полезная площадь антенны может быть уменьшена благодаря пространственно организованной форме.

3. Физика работы

Мульти фокусный эффект возникает за счёт наличия у псевдоповерхности нескольких зон с разной фокусной длиной, кривизной или критическим углом возбуждения. Волна, проходя после возбуждения через тело антенны. Интегрально перераспределяется по направлению: волну «ведёт» внутренняя геометрия, искривляя фронт изгибом поверхности. Создаёт стоячие или направленные моды в нескольких зонах одновременно. Запускает эффект модовой перекодировки – например, возбуждение кольцевой моды трансформируется в направленный линейный луч в конкретной фокусной зоне.