Управление распространением электромагнитных волн в метаматериальных структурах с перестраиваемыми характеристиками

• Автор: Ходзицкий, Михаил Константинович
• Шифр специальности: 01.04.05, 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление
Перечень условных сокращений
Введение
Глава 1. Обзор литературы по исследованию метаматериалов
1.1 Поиск определения «метаматериал»
1.2 Классы метаматериалов
1.2.1. Искусственные диэлектрики
1.2.2. Искусственные магнетики
1.2.3. Киральные среды
1.2.4 Анизотропные и бианизотропные метаматериалы
1.2.5 Среда Веселаго
1.2.6 Среды с экстремальными параметрами
1.2.7 Среда РЕМС
1.2.8 Волноводная среда
1.2.9 Электромагнитные кристаллы
1.3 Перестраиваемые метаматериалы
1.4 Выводы по главе
Глава 2. Исследование поверхностных колебаний в структуре магнитофотонный кристалл/непрозрачная среда
2.1 Обнаружение поверхностных колебаний в структуре магнитофотонный кристалл/система тонких проволок
2.2 Обнаружение поверхностных колебаний в структуре магнитофотонный кристалл/фотонный кристалл
2.3 Методика измерения распределения электромагнитного поля в
фотонном кристалле
2.4. Методика измерения эффективной диэлектрической проницаемости сложной композитной среды на основе анализа зонной структуры фотонного кристалла
2.5 Выводы по главе
Глава 3. Обнаружение области прозрачности в структурах с

“левосторонними” свойствами
3.1 Феррит/полупроводник
3.2. Манганит-перовскит
3.2.1. Измерение намагниченности насыщения манганита-
перовскита
3.2.2. Обнаружение “левосторонних” свойств манганита-
перовскита в структуре фотонный кристалл/перовскит-манганит.
3.3 Выводы по главе
Глава 4. Исследование процессов преломления в призме из “левосторонней” среды
4.1. Исследование процессов преломления в призме из перовскита-манганита
4.2. Исследование процессов преломления в призме из мелкослоистой структуры ферритполупроводник
4.3 Выводы по главе
Глава 5. Исследование управления распространением электромагнитных волн в метаматериалах с помощью геометрических
размеров резонаторов, температуры, емкости конденсаторов
5.1. Управление распространением электромагнитных волн в
метаматериалах с помощью изменения геометрических одиночных размеров резонаторов
5.2 Разработка программно-управляемого макета ТГц спектрометра непрерывного режима
5.3. Управление распространением электромагнитных волн в
метаматериалах с помощью изменения емкости конденсаторов
5.4. Управление распространением электромагнитных волн в
метаматериалах с помощью изменения температуры
5.5 Выводы по главе
Заключение
Список литературы

Перечень условных сокращений
ВБР - резонанс Вульфа-Брэгга:
ЛС - левосторонняя среда;
МФК - магнитофотонный кристалл;
ПК - поверхностное колебание;
ПС - правая среда;
ОМП - отрицательная магнитная проницаемость;
РИП - пик равенства импедансов;
ТГ ц - терагерцовый;
СВЧ - сверхвысокие частоты;
СТП - среда из тонких проволок;
ФК - фотонный кристалл;
ФМР - ферромагнитный резонанс;
ЭСР - электронный спиновый резонанс;
DPS - среда с положительными материальными параметрами;
DNG - среда с отрицательными материальными параметрами;
ENZ - материал с близкой к нулю диэлектрической проницаемостью; EVL - материал с очень большой диэлектрической проницаемостью; IEM - материал с бесконечной диэлектрической проницаемостью; ИМ - материал с бесконечным показателем преломления;
IMM - материал с бесконечной магнитной проницаемостью;
РЕС - идеальный электрический проводник;
РЕМС - идеальный электромагнитный проводящий материал;
РМС - идеальный магнитный проводник;
PML - идеально согласующий слой;
ZEM - материал с нулевой диэлектрической проницаемостью;
ZIM - материал с нулевым показателем преломления;
ZMM - материал с нулевой магнитной проницаемостью.

Настоящая глава посвящена исследованию поверхностных колебаний (ПК) в СВЧ диапазоне, возникающих при определенных условиях на поверхности МФК, граничащего со средой с отрицательной диэлектрической или магнитной проницаемостями. Наличие локализованных на поверхности кристаллов электронных состояний впервые предсказано И.Таммом [36]. В электродинамике аналогом Таммовского состояния является поверхностная волна, у которой тангенциальная компонента волнового вектора равна нулю (поверхностное колебание). Аналогичные ПК в оптике на поверхности МФК теоретически изучены в работе [37] и их существование недавно подтверждено в эксперименте оптическими и магнитооптическими методами [37-42]. Целью данной главы является экспериментальное исследование условий формирования таких поверхностных колебаний в СВЧ диапазоне на границе МФК с различными средами и изучение возможности управления этими колебаниями внешним магнитным полем [76,77,85,86,95,98]. Кроме того рассматривается методика измерения диэлектрической проницаемости метаматериала, основанная на анализе зонной структуры ФК, и методика измерения распределения поля в ФК [84,90,96].
2.1 Обнаружение поверхностных колебаний в структуре магнитофотонный кристалл/система тонких проволок Рассмотрим конечную структуру, состоящую из МФК и системы тонких проволок (СТП) помещенную в прямоугольный волновод (Рисунок 2.1). Одномерный МФК состоял из трехслойных элементарных ячеек (воздух-феррит-кварц). МФК был ограничен прямоугольным волноводом вдоль У и оси X. Статическое магнитное поле приложено вдоль оси У Известно, что ферритовые слои, намагниченные внешним магнитным полем, имеют тензор магнитной проницаемости, получаемый из уравнений Ландау-Лившица [44]:
и ]Ма
м = -7/С м