Возбуждение электромагнитных волн с орбитальным угловым моментом в гиротропных средах

Главными целями данного проекта являются определение особенностей возбуждения электромагнитных волн с орбитальным угловым моментом фазированными излучателями различной конфигурации, расположенными в магнитоактивной плазме, в том числе при наличии дактов плотности, либо находящимися на поверхности замагниченного плазменного столба, окруженного изотропной средой, а также отыскание условий, при которых имеет место наиболее эффективное возбуждение таких волн с заданными азимутальными индексами. Запланированные исследования предусматривают определение структуры поля и энергетических характеристик излучения соответствующих источников, в том числе их полной излучаемой мощности и парциальных мощностей излучения, идущих в волны с различными значениями азимутального индекса, в зависимости от амплитудно-фазовых соотношений между токами и взаимной ориентации электрических дипольных и рамочных антенн, образующих данные излучатели. Для достижения поставленных целей будут использованы методы теоретического анализа и численное моделирование на основе суперкомпьютерных кластерных систем. Актуальность темы проекта обусловлена тем, что наличие у электромагнитной волны проекции орбитального углового момента на направление распространения, способной принимать бесконечное число дискретных значений, в отличие от поляризационной степени свободы, обладающей только двумя возможными состояниями, может быть использовано для развития технологий пространственной модуляции сигналов с целью увеличения объема информации, передаваемой на заданной частоте. Применительно к магнитоактивной плазме селективное возбуждение волн с орбитальным угловым моментом, характеризуемых геликоидальной формой фазового фронта, приобретает ключевое значение для повышения пропускной способности систем космической связи, развития средств дистанционной волновой диагностики околоземной и лабораторной плазмы, создания перспективных антенных устройств, предназначенных для излучения таких волн с борта космических летательных аппаратов. Научная новизна поставленных задач определяется тем, что в результате их решения впервые будут детально проанализированы особенности возбуждения электромагнитных волн с орбитальным угловым моментом источниками, образованными электрическими дипольными или рамочными антеннами с различными ориентациями осей симметрии и токами, сдвинутыми по фазе относительно друг друга. Кроме того, впервые будут определены условия эффективного возбуждения таких волн фазированными решетками, элементами которых являются электрические дипольные или рамочные антенны конечных размеров, с учетом самосогласованного распределения тока данных излучателей. Существенной новизной также будет обладать исследование излучения волн с орбитальным угловым моментом рамочными антеннами с многопортовым фазированным возбуждением, находящимися на поверхности замагниченного плазменного столба, окруженного изотропной средой. Решение задач проекта будет являться значительным вкладом в развитие теории излучения электромагнитных волн с орбитальным угловым моментом в магнитоактивной плазме и направляющих системах, заполненных такой средой, и позволит создать основы для практической разработки эффективных источников данных волн.