Применение приближенных граничных условий импедансного типа для расчета дифракционных и волноведущих структур с тонкими киральными слоями

• Автор: Панфёрова, Татьяна Александровна
• Шифр специальности: 01.04.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 178 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Приближенная теория тонкого кирального слоя с плоской формой поверхности
1.1 Двухсторонние приближенные граничные условия для тонкого
плоского кирального слоя
1.2 Односторонние приближенные граничные условия для тонкого
плоского кирального слоя
1.3 Задача об отражении плоской электромагнитной волны от
тонкого кирального слоя, расположенного на идеально проводящей плоскости
1.4 Использование ОПТУ для исследования собственных волн
плоского двухслойного кирально-диэлектрического волновода
1.5 Использование ОПТУ для исследования собственных волн
плоского трехслойного волновода с двумя киральными слоями
1.6 Дифракция плоской электромагнитной волны на многослойной
тонкослоистой структуре с двумя киральными слоями
1.7 Выводы
Глава 2. Приближенные граничные условия для тонкого кирального слоя с координатной формой поверхности
2.1 Обобщение приближенных граничных условий для тонкого кирального слоя на случай поверхности, описываемой обобщенными ортогональными криволинейными координатами
2.2 Обобщенные ПГУ в основных ортогональных криволинейных
системах координат
2.3 Дифракция плоской электромагнитной волны на круглом идеально проводящей стержне в тонкой
цилиндрической киральной оболочке
2.4 Исследование собственных волн экранированного круглого

коаксиального двухслойного кирально-диэлектрического
волновода
2.5 Выводы
Глава 3. Дифракция основной волны полого прямоугольного волновода на тонком киральном слое, расположенном перпендикулярно направлению передачи мощности
3.1 Дифракция основной волны полого прямоугольного волновода
на тонком киральном слое, расположенном перпендикулярно направлению передачи мощности
3.2 Волноводный метод определения параметра киральносги
плоского образца
3.3 Выводы
Глава 4. Сравнение приближенных методов расчета дисперсионных характеристик киральных волноведущих структур на примере плоского кирально-диэлектрического волновода
4.1 Применение метода возмущений для исследования
собственных волн плоского частично заполненного кирально-диэлектрического волновода
4.2 Применение вариационного принципа для исследования
собственных волн плоского частично заполненного кирально-диэлектрического волновода
4.3 Выводы
Заключение
Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в электродинамике СВЧ и оптического диапазона значительный интерес представляет исследование электромагнитных свойств искусственных композиционных сред (метаматериалов) и структур на их основе. Композиционные материалы зачастую обладают пространственной дисперсией в указанных диапазонах, так как создаются с использованием резонансных проводящих частиц. К подобным средам относятся хиральные среды, в структуру которых входят микроскопические элементы зеркально асимметричной формы.
Понятие киральности в широком смысле слова связано с проявлением зеркальной асимметрии объекта. Слово «киральность» происходит от греческого «уеф» — «рука» [1]. В электродинамике теоретические и экспериментальные исследования электромагнитных свойств искусственных киральных сред в СВЧ диапазоне проводятся сравнительно недавно (начиная с конца 80-х годов XX века). Явление оптической киральности известно очень давно, начиная с работ Луи Пастера, посвященных оптически активным средам. Оптическая киральность является естественной и связана с зеркально асимметричным строением молекул оптически активных веществ. Значительный вклад в электромагнитную теорию оптически активных кристаллов внес академик Ф.И. Федоров [2, 3].
Как известно, киральные свойства в оптическом диапазоне наиболее сильно проявляются, когда длина падающей волны соизмерима с расстоянием между соседними атомами вещества. В связи с этим становится понятно, что в СВЧ диапазоне киральные среды могут быть только искусственными и должны создаваться на основе микроэлементов зеркально асимметричной формы, выполняющих роль «искусственных молекул».
В качестве киральных элементов могут использоваться ЗБ-микрообъекты (право- и левовинтовые металлические спирали, сферические частицы со спиральной проводимостью, разомкнутые кольца с выступающими концами и др.)

1.3. Задача об отражении плоской электромагнитной волны от тонкого кирального слоя, расположенного на идеально проводящей плоскости
В этом разделе рассмотрим задачу об отражении плоской электромагнитной волны (ПЭМВ) от кирального слоя, расположенного на идеально проводящей плоскости. Будем считать, что нормированная толщина кирального слоя £0/г<е: 1 (&0 — волновое число для вакуума). В [39] рассмотрено решение данной задачи с помощью ОПТУ (1.2.8) (без дополнительного слагаемого в кросс-поляризационной части). В связи с этим интерес представляет сравнение результатов, получаемых при использовании ОПТУ (1.2.5) и (1.2.8).
Геометрия задачи представлена на рисунке 1.3. Пусть на тонкий кираль-ный слой толщины к, расположенный на идеально проводящей плоскости, падает ПЭМВ под углом 9. Будем считать, что киральная среда описывается материальными параметрами є,р и у. Среда 1 представляет собой магнито-
диэлектрик с параметрами . При условии к0к «: 1 киральный слой бу-
дем описывать односторонними приближенными граничными условиями (1.2.5). Для применения ОПТУ при решении рассматриваемой задачи об отражении достаточно записать выражения для составляющих векторов электромагнитного поля в области 1.
Будем придерживаться следующих обозначений: индекс «/» будем приписывать составляющим электромагнитного поля падающей волны; индекс «г» — полю отраженной волны. Кроме того, необходимо учитывать кросс-поляризацию при отражении ПЭМВ от кирального слоя.
Пусть на киральный слой падает ПЭМВ с перпендикулярной поляризацией единичной амплитуды.
Запишем выражения для составляющих векторов электромагнитного поля падающей волны: