ЖУРНАЛ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ. eISSN 1684-1719. 2024. №2

УДК: 535.94

ЭФФЕКТЫ ОТРИЦАТЕЛЬНОГО ПРЕЛОМЛЕНИЯ ВОЛН
В МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ФОТОННЫХ КРИСТАЛЛАХ

А.Ю. Ветлужский

Институт физического материаловедения СО РАН,

670047, Улан-Удэ, ул. Сахъяновой, д. 6

Статья поступила в редакцию 30 ноября 2023 г.

Аннотация. В работе рассмотрено взаимодействие оптического излучения с границами сред, образованных двумерно-периодическими системами хорошо проводящих цилиндрических элементов малого поперечного сечения – металлическими фотонными кристаллами. Показано, что на частотах запрещенных зон в спектре собственных электромагнитных состояний кристалла при наклонном распространении волн относительно элементов такие структуры можно характеризовать гиперболическими изочастотными диаграммами в пространстве волновых векторов. Следствием этого является возможность возникновения эффектов отрицательного преломления при падении волн на границу такой анизотропной гиперболической среды, образованной двумерным кристаллом с элементами ограниченной длины. Методом конечных разностей во временной области решена задача падения плосковолнового гауссового оптического пучка на поверхность металлического фотонного кристалла. Доказано, что при определенных условиях имеет место отрицательное преломление волн на границе формируемой таким кристаллом среды.

Ключевые слова: металлический фотонный кристалл, запрещенные зоны, гиперболическая среда, отрицательное преломление.

Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания ИФМ СО РАН № FWSF-2024-0008.

Автор для переписки: Ветлужский Александр Юрьевич, vay@ipms.bscnet.ru

Литература

1. Simovski C.R., Belov P.A., Atrashchenko A.V., Kivshar Y.S. Wire metamaterials: Physics and applications // Advanced materials. – 2012. – V. 24. – P. 4229–4248. https://doi.org/10.1002/adma.201200931

2. Ветлужский А.Ю. Волноводные устройства на основе линейных дефектов в металлических электромагнитных кристаллах // Журнал технической физики. – 2017. – Т. 87. – № 1. – С. 150-154. https://doi.org/10.1134/ S106378421701025X

3. Pendry J.B., Holden A.J., Robbins D.J., Stewart W. J. Low frequency plasmons in thin-wire structures // J. Phys.: Condens. Matter. 1998. V. 10. P. 4785-4809. https://doi.org/10.1088/0953-8984/10/22/007

4. Poddubny A., Iorsh I., Belov P., Kivshar Y. Hyperbolic metamaterials // Nature photonics. – 2013. – V. 7. – P. 958–967. https://doi.org/10.1038/ nphoton.2013.243

5. Ветлужский А.Ю., Ломухин Ю.Л. Собственные волны многопроводной среды // Письма в Журнал технической физики. – 2015. – Т. 41. – №. 19. – С. 38-45. https://doi.org/10.1134/S1063785015100156

6. El-Kady I., Sigalas M.M., Biswas R., Ho K.M., Soukoulis C.M. Metallic photonic crystals at optical wavelengths // Phys. Rev. B. – 2000. – V. 62. – №. 23. – P. 15299-15302. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.62.15299

7. Guo Z., Jiang H., Chen H. Hyperbolic metamaterials: From dispersion manipulation to applications // J. Appl. Phys. – 2020. – V. 127. – P. 071101(28). https://doi.org/10.1063/1.5128679

Для цитирования:

Ветлужский А.Ю. Эффекты отрицательного преломления волн в металлических фотонных кристаллах. // Журнал радиоэлектроники. – 2024. – №. 2. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2024.2.6.