Распространение электромагнитных волн в бианизотропных планарных и волоконных слоистых структурах

• Автор: Иванов, Олег Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 451 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Список сокращений
Основные обозначения
Введение
Глава 1. Отражение и прохождение электромагнитных волн на
границах и слоях
1.1. Описание распространения света в бианизотропных структурах на основе метода матриц 4x4
1.1.1. Материальные уравнения в бианизотропных средах
1.1.2. Матричные уравнения для ЭМВ в бианизотропной среде. Матрица проницаемости 4x4
1.1.3. Плоскослоистая структура
1.2. Отражение и прохождение электромагнитных волн в
бианизотропных средах
1.2.1. ЭМВ в биизотрониой среде
1.2.2. Отражение и прохождение ЭМВ через биизотропную границу
1.2.3. Отражение и прохождение ЭМВ через биизотропный слой
1.2.4. Оптические характеристики магнитогиротропной структуры
1.3. Отрицательный сдвиг светового пучка при отражении от границы раздела оптически прозрачной и резонансной сред
1.3.1. Модели структуры и светового пучка
1.3.2. Теоретический анализ
1.3.3. Численный анализ
1.4. Трансформация профиля гауссового пучка при отражении вблизи угла Брюстера
1.4.1. Геометрия структуры и светового пучка
1.4.2. Отражение гауссова пучка
1.4.3. Численный эксперимент
1.5. Фазовые соотношения между волнами, отраженными и прошедшими через диэлектрическую пластину
1.5.1. Общие соотношения

1.5.2. Численный анализ
1.6. Аномальное распространение электромагнитных волн в плоскослоистых бианизотропных структурах
1.6.1. Классификация сред
1.6.2. Примеры сред
1.6.3. Обсуждение
1.7. Оптическая активность биологических молекул
1.7.1. Ориентация молекул в магнитном поле
1.7.2. Вращательная сила одной молекулы
1.7.3. Частотная зависимость функции вращательной силы
1.7.4. Ориентационная зависимость функции вращательной силы
Выводы по главе
Глава 2. Распространение электромагнитных волн в многослойных планарных
бианизотропных структурах
2.1. Магнитооптическое взаимодействие света с периодической бигиротропной структурой
2.1.1. Уравнения для циркулярно-поляризованных волн
2.1.2. Нерсзонансное взаимодействие света со структурой
2.1.3. Резонансное взаимодействие света со структурой
2.1.4. Коэффициенты отражения и прохождения структуры
2.2. Отражение и прохождение света в неоднородных слоях и
доменных границах
2.2.1. Преобразование собственных волн в слабонеоднородной структуре
2.2.2. Отражение и прохождение света в неоднородных слоях
2.2.3. Примеры неоднородных структур
2.3. Эффективные материальные параметры плоскослоистых бианизотропных структур
2.3.1. Прохождение волны в неоднородной структуре
2.3.2. Эффективная матрица материальных параметров
2.3.3. Двухслойная структура
2.3.4. Структура с кручением
2.4. Отражение и прохождение света в структурах, состоящих из тонких и толстых анизотропных слоев

2.4.1. Слоистая структура с тонкими слоями
2.4.2. Слоистая структура с одиночным тонким слоем
2.4.3. Слоистая структура с толстыми слоями
2.4.4. Слоистая структура с одиночным толстым слоем
2.4.5. Магнитогиротропная пленка на подложке
2.4.6. Толстый киральный слой
2.5. Тензор диэлектрической проницаемости кубического магнетика
2.5.1. ТДП в главных кристаллографических осях
2.5.2. ТДП в произвольной системе координат
2.5.3. Частные случаи ориентаций осей
2.6. Преобразование мод в магнитогиротронном оптическом волноводе
2.6.1. Уравнения связанных мод в магнитогиротронном слое
2.6.2. Собственные моды магнитогиротропного волновода
2.6.3. Численный анализ решений
Выводы по главе
Глава 3. Оболочечные моды волоконных световодов,
их свойства и применение
3.1. Моды волоконных световодов
3.1.1. Точное решение
3.1.2. Приближение слабонаправляющего волновода и параксиальное приближение
3.1.3. Профили распределения и дисперсия оболочечных мод
3.1.4. Вытекающие и излучательные моды
3.2. Волоконные брэгговские решетки
3.2.1. Теория
3.2.2. Спектры пропускания
3.2.3. Наклонные решетки
3.2.4. Подавление оболочечных резонансов
3.2.5. Брэгговские решетки в микроструктурированных волокнах
3.3. Длиннонсриодные волоконные решетки
3.3.1. Теория
3.3.2. Спектры пропускания
3.3.3. Методы изготовления
3.3.3.3. Наклонные решетки

для решения задачи об отражении поляризованного света от поверхности изотропной, немагнитной, непоглощающей, оптически активной среды [ 172,284].
В данном разделе на основе метода матриц 4x4 [А8], в качестве примера использования общего метода, исследуется распространение ЭМВ в биизотропной среде, обладающей хиральностью и невзаимностью, а также отражение и прохождение на биизотропной границе и слое биизотропной среды. Найдены параметры отраженных и прошедших ЭМВ - интенсивность, угол поворота плоскости поляризации, эллиптичность в зависимости от угла падения волны [АЗЗ]. Также исследуются зависимости амплитудных и поляризационных характеристик отраженной и прошедшей ЭМВ от угла падения волны на магнитогиротропную структуру, состоящую из феррит-гранатовой пленки на изотропной подложке [А32].
1.2.1. ЭМВ в биизотропной среде
Для биизотропной среды 5, /и, а, р являются диагональными тензорами типа ец = е81), поэтому матрица С (1.1.11) приобретает простой вид:
(О за-р 0 //(1
0 а 0 у
Решение дисперсионного уравнения (1.1.13) в этом случае приводит к следующим собственным значениям п~: матрицы С :
Собственные вектора матрицы С, определяемые из уравнения (С —и_/)у(с) = 0, имеют следующие компоненты:
Эти вектора задают собственные волны биизотропной среды и представляют собой ираво-(верхние знаки) и лево- (нижние знаки) циркулярно поляризованные волны, распространяющиеся в прямом (и* > 0) и обратном (и* < 0) направлениях.
а= Р 0 А
О £(1 -х) О $Р
(1.2.1)
(щ) = £//(! -£) +[а(£Д-а) + ра - Р)± і(а - р)єц - (а + Р)2/4 . (1.2.2)
Используя это выражение, найдем показатели преломления собственных волн:
(1.2.3)
У(с) = (и*(и± + ісс), ± ієц + Р(п± + іа), ± ієір, єп±).
(1.2.4)