Волноводные Устройства На Основе Линейных Дефектов В Металлических Электромагнитных Кристаллах

Abstract

Рассмотрена работа волноводов, представляющих собой линейные дефекты в двумерных металлических фотонных кристаллах. Показана возможность канализации излучения такими структурами на частотах первой разрешенной зоны. Обсужден физический механизм, приводящий к локализации излучения в области дефектов в кристалле. DOI: 10.21883/JTF.2017.01.44033.1775 Введение Одним из интересных и перспективных направлений современной радиофизики является разработка и изуче-ние свойств фотонных (или электромагнитных) кристал-лов и метаматериалов. Этими терминами в настоящее время обозначают разные объекты, обладающие тем не менее во многом сходными чертами. В первую очередь, это периодический характер их внутренней структуры, представляющей собой чередование диэлектрических или металлических элементов с различной геометрией и разными электрофизическими характеристиками и обусловливающей особенности взаимодействия с ними электромагнитных излучений.Говоря об этих особенностях, для фотонных кристал-лов в первую очередь следует отметить наличие зонной структуры спектра собственных электромагнитных со-стояний таких объектов, выражающееся в формировании диапазонов частот, в которых излучение либо свободно проходит через кристалл (разрешенные зоны), либо интенсивно подавляется (запрещенные зоны) [1]. Кроме того, большой интерес вызывает наличие у фотонных кристаллов ярко выраженной дисперсии, причем как частотной, так и пространственной, что открывает ши-рокие возможности для их весьма разнообразных прак-тических приложений [2]. Применительно к метаматери-алам основной интерес в подобных структурах вызывает необычный характер отражений и преломлений волн на их границах, вызванный аномальными -в том числе и отрицательными -значениями эффективных проница-емостей таких структур, с чем, например, связываются возможные существенные изменения в технике переда-чи оптических изображений, в частности, преодоление дифракционного предела [3].Принципиальное различие между искусственными кристаллами и метаматериалами заключается в масшта-бе пространственных неоднородностей, образующих их внутреннюю структуру, -для первых он сопоставим с длиной волны излучения, для вторых -много меньше ее. Это определяет требования, с одной стороны, к технологии изготовления таких материалов, в частности, для кристаллов -к точности выполнения и размещения отдельных элементов [4], с другой -к диапазонам частот, на которых они могут быть использованы на практике уже в настоящее время.Особое место среди таких структур занимают ме-таллические искусственные кристаллы -периодиче-ские решетки, образованные элементами, имеющими высокую проводимость в радио-и инфракрасных диа-пазонах. Первые работы, посвященные изучению их свойств, появились еще в середине прошлого века и были основаны на проведении аналогии со свойствами плазменных образований, о чем позволяло говорить наличие пороговой частоты, ниже которой кристалл пол-ностью подавляет распространение электромагнитного излучения, а выше -становится " прозрачным" для него. Так, в [5] получено выражение, связывающее зна-чение п...

The plane wave expansion method for investigating the dispersion properties of metallic photonic crystals

“…работы является обсуждение особенностей использования данного метода применительно к анализу дисперсионных характеристик металлических ФК, обладающих нетипичными для диэлектрических ФК электродинамическими свойствами[6].1.…”