(45-1) 07 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Плазмон-поляритоны Дьяконова вдоль гиперболического метаматериала
М.В. Давидович 1,2

1 Саратовский национальный исследовательский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского, Саратов, Россия,

2 ООО НПФ "ETNA PLUS", Саратов, Россия

 PDF, 982 kB

DOI: 10.18287/2412-6179-CO-673

Страницы: 48-57.

Аннотация:
Рассмотрены диссипативные плазмон-поляритоны типа поверхностных волн Дьяконова вдоль плоской границы гиперболического метаматериала с произвольной ориентацией кристаллографической оси. Найдены условия существования быстрых, медленных, втекающих, вытекающих, прямых и обратных плазмон-поляритонов. Рассмотрен волновод в виде асимметричного слоя гиперболического метаматериала. Приведено выражение для плотности электромагнитной энергии в таком метаматериале.

Ключевые слова:
плазмон-поляритоны Дьяконова, поверхностные волны, гиперболический метаматериал, обратные волны.

Благодарности
Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках выполнения работ по Государственному заданию (проект № FSRR-2020-0004).

Цитирование:
Давидович, М.В. Плазмон-поляритоны Дьяконова вдоль гиперболического метаматериала / М.В. Давидович // Компьютерная оптика. – 2021. – Т. 45, № 1. – С. 48-57. – DOI: 10.18287/2412-6179-CO-673.

Citation:
Davidovich MV. Dyakonov plasmon-polaritones along a hyperbolic metamaterial surface. Computer Optics 2021; 45(1): 48-57. DOI: 10.18287/2412-6179-CO-673.

Литература:
  1. Дьяконов, М.И. Новый тип пограничных электромагнитных волн / М.И. Дьяконов // ЖЭТФ. – 1988. – Т. 94, – Вып. 4. – С. 119-123.
  2. Аверкиев, Н.С. Электромагнитные волны, локализованные на границе раздела прозрачных анизотропных сред / Н.С. Аверкиев, М.И. Дьяконов // Оптика и спектроскопия. – 1990. – Т. 68, № 5. – С. 1118-1121.
  3. Бикеев, О.Н. Поверхностные электромагнитные волны на границе анизотропных сред / О.Н. Бикеев, Л.А. Севастьянов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: математика, информатика, физика. – 2017. – Т. 25, № 2. – С. 141-148. – DOI: 10.22363/2312-9735-2017-25-2-141-148.
  4. Делицын, А.Л. Особенности распространения прямых и обратных волн в волноводах с анизотропным заполнением / А.Л. Делицын // Учёные записки физического факультета Московского университета. – 2017. – № 4. – 1740703 (5 c).
  5. Моисеева, Н.М. Расчёт собственных волн планарного анизотропного волновода для различных положений оптической оси / Н.М. Моисеева // Компьютерная оптика. – 2013. – Т. 37, № 1. – С. 13-18.
  6. Guo, Y. Applications of hyperbolic metamaterial substrates / Y. Guo, W. Newman, C.L. Cortes, Z. Jacob // Advances in OptoElectronics. – 2012. – Vol. 2012. – 452502. – DOI: 10.1155/2012/452502.
  7. Poddubny, А. Hyperbolic metamaterials / А. Poddubny, I. Iorsh, P. Belov, Yu. Kivshar // Nature Photonics. – 2013. – Vol. 7, Issue 12. – P. 948-957. – DOI: 10.1038/nphoton.2013.243.
  8. Noginov, M. Focus issue: hyperbolic metamaterials / M. Noginov, M. Lapine, V. Podolskiy, Yu. Kivshar // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, Issue 12. – P. 14895-14897. – DOI: 10.1364/OE.21.014895.
  9. Давидович, М.В. Гиперболические метаматериалы: получение, свойства, применения, перспективы / М.В. Давидович // УФН. – 2019. – Т. 189, № 12. – С. 1250-1284. – DOI: 10.3367/UFNr.2019.08.038643.
  10. Babicheva, V.E. Long-range plasmonic waveguides with hyperbolic cladding / V.E. Babicheva, M.Y. Shalaginov, S. Ishii, A. Boltasseva, A.V. Kildishev // Optics Express. – 2015. – Vol. 23, Issue 24. – P. 31109-31119. DOI: 10.1364/OE.23.031109.
  11. Ляшко, Е.И. Линейные направленные волны в гиперболическом планарном волноводе. Дисперсионные соотношения / Е.И. Ляшко, А.И. Маймистов // Квантовая электроника. – 2015. – Т. 45, № 11. – С. 1050-1054.
  12. Ляшко, Е.И. Моды нелинейного планарного волновода с диэлектрическим слоем, погруженным в гиперболическую среду / Е.И. Ляшко, А.И. Маймистов // Квантовая электроника. – 2017. – Т. 47, № 11. – С. 1053-1063.
  13. Lyashko, E.I. Guided waves in asymmetric hyperbolic slab waveguides: the TM mode case / E.I. Lyashko, A.I. Maimistov // Journal of the Optical Society of America B. – 2016. – Vol. 33, Issue 11. – P. 2320-2330. – DOI: 10.1364/JOSAB.33.002320.
  14. Давидович, М.В. Анализ плазмонов и гомогенизация в плоскослоистых фотонных кристаллах и гиперболических метаматериалах / М.В. Давидович // Журнал экспериментальной и теоретической физики. – 2016. – Т. 160, № 6. – С. 1069-1083.
  15. Давидович, М.В. Плазмоны в многослойных плоскослоистых структурах / М.В. Давидович // Квантовая электроника. – 2017. – Т. 47, № 6. – С. 567-579.
  16. Nefedov, I.S. Total absorption in asymmetric hyperbolic media / I.S. Nefedov, C.A. Valagiannopoulos, S.M. Hashemi, E.I. Nefedov // Scientific Reports. – 2013. – Vol. 3. – 2662 (6 p.). – DOI: 10.1038/srep02662.
  17. Козина, О.Н. Оптические характеристики асимметричного гиперболического материала / О.Н. Козина, Л.А. Мельников // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. – 2019. – Т. 19, № 2. – С. 122-131. – DOI: 10.18500/1817-3020-2019-19-2-122-131.
  18. Овчаренко, А.И. Двумерные Дьяконовские волны на гиперболической метаповерхности с анизотропной эффективной поверхностной проводимостью / А.И. Овчаренко, О.Е. Ермаков, M. Song, А.А. Богданов, И.В. Иорш, Ю.С. Кившарь // Электроника и микроэлектроника СВЧ. – 2015. – Т. 1. – С. 54-57.
  19. Chern, R.-L. Chiral surface waves on hyperbolic-gyromagnetic metamaterials / R.-L. Chern, Y-Z. Yu // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, Issue 10. – P. 11801-11812. DOI: 10.1364/OE.25.011801.
  20. Gao, W. Chiral surface waves supported by biaxial hyperbolic metamaterials / W. Gao, F. Fang, Y. Liu, S. Zhang // Light: Science & Applications. – 2015. – Vol. 4. – e328. – DOI: 10.1038/lsa.2015.101.
  21. Popov, V. Surface waves on multilayer hyperbolic metamaterials: Operator approach to effective medium approximation / V. Popov, A.V. Lavrinenko, A. Novitsky // Physical Review B. – 2018. – Vol. 97, Issue 12. – 125428. – DOI: 10.1103/PhysRevB.97.125428.
  22. Xiang, Y. Engineered surface Bloch waves in graphene-based hyperbolic metamaterials / Y. Xiang, J. Guo, X. Dai, S. Wen, D. Tang // Optics Express. – 2014. – Vol. 22, Issue 3. – P. 3054-3062. – DOI: 10.1364/OE.22.003054.
  23. Guo, T. Tunable terahertz amplification based on photoexcited active graphene hyperbolic metamaterials [Invited] / T. Guo, L. Zhu, P.-Y. Chen, C. Argyropoulos // Optical Materials Express. – 2014. – Vol. 8, Issue 12. – P. 3941-3952. – DOI: 10.1364/OME.8.003941.
  24. Grig, T. Tunable surface waves at the interface separating different graphene-dielectric composite hyperbolic metamaterials / T. Grig, O. Hess // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, Issue 10. – P. 11466-11476.
  25. Zhang, L. Tunable bulk polaritons of graphene-based hyperbolic metamaterials / L. Zhang, Z. Zhang, C. Kang, B. Cheng, L. Chen, X. Yang, J. Wang, W. Li, B. Wang // Optics Express. – 2014. – Vol. 22,Issue 11. – P. 14022-14030. – DOI: 10.1364/OE.22.014022.
  26. Бикеев, О.Н. Собственные волны плоского симметричного анизотропного волновода / О.Н. Бикеев, К.П. Ловецкий, А.Л. Севастьянов // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Математика, информатика, физика. – 2018. – Т. 26, № 2. – С. 119-128. – DOI: 10.22363/2312-9735-2018-26-2-119-128.
  27. Вайнштейн, Л.А.Электромагнитные волны / Л.А. Вайнштейн. – 2-е изд. – M.: Радио и связь, 1988. – 440 c.
  28. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика: Т. 8. Электродинамика сплошных сред / Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц. – М.: Наука, 1982. – 622 с.
  29. Zhukovsky, V.S. Physical nature of volume plasmon polaritons in hyperbolic metamaterials / V.S. Zhukovsky, O. Kidwai, J.E. Sipe // Optics Express. – 2013. – Vol. 21, Issue 12. – P. 14982-14987. – DOI: 10.1364/OE.21.014982.
  30. Давидович, М.В. Диамагнетизм и парамагнетизм метаматериала из колец с током / М.В. Давидович // Письма в ЖЭТФ. – 2018. – Т. 108, Вып. 5. – С. 299-326. – DOI: 10.1134/S0370274X18170010.
  31. Агранович, В.М. Кристаллооптика поверхностных поляритонов и свойства поверхности / В.М. Агранович // УФН. – 1975. – Т. 115, № 2. – С. 199-237. – DOI: 10.3367/UFNr.0115.197502b.0199.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: journal@computeroptics.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20