Излучение и распространение терагерцовых волн в сэндвич-структурах и метаматериалах

• Автор: Михайловский, Ростислав Викторович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 134 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Эффективные преобразователи ультракоротких лазерных импульсов в широкополосное терагерцовое излучение на всплесках фототока
1.1 Оптико-терагерцовый преобразователь отражательного типа
1.2 Оптико-терагерцовый преобразователь с разделением оптического и терагерцового пучков
1.3 Выводы
Глава 2. Черенковское излучение терагерцовых волн движущимися областями оптонамагниченности
2.1 Постановка задачи и основные уравнения
2.2 Общее решение для структуры типа магнитооптический слой - согласующая призма
2.3 Черенковское излучение в структуре ТЬзСа5
2.3 Выводы
Глава 3. Обращённый эффект Черенкова в сэндвич-структуре с нелинейной сердцевиной и обкладками из метаматериала
3.1 Схема генерации. Основные уравнения
3.2 Решение для сэндвич-структуры общего вида
3.3 Анализ полей и энергии излучения для структуры с сердцевиной из ниобата лития и обкладками из модельного метаматериала
3.4 Выводы
Глава 4. Отрицательная магнитная проницаемость для субтерагерцовой волны в многослойной структуре из ферромагнитных плёнок и диэлектрической матрицы
4.1 Геометрия задачи и основные уравнения
4.2 Общее решение для прецессии намагниченности
4.3 Тензор эффективной магнитной проницаемости
4.4 Магнитная проницаемость и показатель преломления массива тонких магнитных плёнок из сплава СоРе
4.4 Выводы
Заключение
Список публикаций по диссертации
Литература
Введение
Освоение терагерцового диапазона частот - бурно развивающееся направление современной фотоники. В терагерцовом диапазоне лежат спектры многих важных органических молекул, включая белки и ДНК, что позволяет развивать новые методы спектроскопии биологических образцов [1]. Покрывая энергетический диапазон от единиц до сотен мэВ, терагерцовое излучение способно возбуждать (и соответственно «чувствовать») различные квазичастицы в твёрдых телах - свободные носители заряда, фононы, поляроны, экситоны и т.д. (см. обзор [2] и ссылки в нём). В связи с этим в последние годы терагерцовая спектроскопия стала важным инструментом экспериментальной физики твёрдого тела. С помощью терагерцового излучения можно также управлять химическими реакциями [3] и манипулировать электронными состояниями в квантовых ямах [4]. Терагерцовые лучи позволяют проводить безвредную для человека диагностику, в том числе раковых опухолей, глубины и степени ожогов [5]. Перспективны такие применения [6, 7], как беспроводная коммуникация компьютеров и периферийных устройств внутри зданий, разработка систем безопасности на основе терагерцового видения, детектирование опасных веществ по их терагерцовым «отпечаткам пальцев», неразрушающий контроль фармацевтических и других продуктов и т.п.
Наиболее сложной проблемой в освоении терагерцового диапазона частот до настоящего времени остается разработка эффективных методов генерации терагерцового излучения и создание на этой основе компактных и достаточно мощных терагерцовых источников. Дело в том, что в терагерцовом диапазоне, расположенном на оси частот между инфракрасным и СВЧ диапазонами, не применимы хорошо разработанные в прошлом веке физические принципы генерации оптического и СВЧ излучений

Рис. 1.2. Угловые распределения мощности для структур: (1) «ІУО-ІпАз-металл» с с1=-500 нм, (2) «ОаАзЧпАэ-воздух» с сі - 500 нм и (3) «ІУО-ІпАз-воздух» с <3= 500 мкм. Кривая 4 соответствует приближённому выражению (1.5). Частота равна со/(2п)= 1 ТГц. Все кривые нормированы на максимум функции Р{6) для структуры «ІУО-ІгАя-металл».