• Українська
  • English
  • Русский
ISSN 1028-821X (Online)
ISSN 2415-3400 (Print)

О СПЕКТРЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН В ОДНОМЕРНОМ ДЕФЕКТНОМ ФОТОННОМ КРИСТАЛЛЕ, ГРАНИЧАЩЕМ С ПРОВОДЯЩЕЙ СРЕДОЙ

Белецкий, НН, Борисенко, СА
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
E-mail: beletski@ire.kharkov.ua

https://doi.org/10.15407/rej2016.02.022
Язык: русский
Аннотация: 

Построена теория распространения волн в волноводных системах, боковые границы которых на конечном участке являются случайно-шероховатыми. Показано, что главную роль в формировании волноводных состояний играет градиентный механизм поверхностного рассеяния волн, в котором определяющей является острота шероховатостей, а не их амплитуда. Шероховатый участок волновода играет роль эффективного модулированного потенциального барьера, ширина которого совпадает с длиной участка, а высота зависит от средней остроты неровностей границ волновода. В такой системе возможны два типа локализации волн. Один из них проявляется в последовательной «отсечке» волноводных мод по мере заострения шероховатостей, что приводит к прореживанию спектра волновода и переходу его при достаточно большой остроте шероховатостей в «запредельный» режим. Другой механизм – это традиционная андерсоновская локализация, связанная с многократным рассеянием волноводных мод на случайных флуктуациях эффективного потенциала. Предсказано резкое (до 100 %) возрастание волнового кондактанса при переходе волновода в эффективно одномодовый режим за счет градиентной перенормировки мод, которое связано с исчезновением в этом случае канала межмодового рассеяния.

Ключевые слова: градиентное рассеяние, локализация волн., многомодовый волновод, случайно-шероховатые границы

Статья поступила 23.03.2016
PACS 41.20.Jb
УДК 537.811:539.2
Radiofiz. elektron. 2016, 21(2): 22-27
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Surface state peculiarities in one-dimensional photonic crystal interfaces / A. P. Vinogradov, A. V. Dorofeenko, S. G. Erokhin et al. // Phys. Rev. B. – 2006. – 74, N 4. – P. 045128 (8 p.).
  2. Белецкий Н. Н. Взаимодействие плазменных и дефектных мод в одномерной дефектной диэлектрической структуре, граничащей с плазмоподобной средой / Н. Н. Белецкий, С. А. Борисенко, Н. И. Гвоздев // Радиофизика и электрон. – 2013. – 4(18), № 3. – С. 55–63.
  3. Белецкий Н. Н. Резонансное взаимодействие электромагнитных волн в дефектной диэлектрической слоисто-периодической структуре, находящейся в плоскопараллельном волноводе / Н. Н. Белецкий, С. А. Борисенко, Н. И. Гвоздев // Радиофизика и электрон. – 2014. – 5(19), № 2. – С. 61–67.
  4. Белецкий Н. Н. Влияние диэлектрической постоянной кристаллической решетки проводящей среды на резонансное взаимодействие электромагнитных волн в структуре дефектный фотонный кристалл-проводник / Н. Н. Белецкий, С. А. Борисенко, Н. И. Гвоздев // Радиофизика и электрон. – 2015. – 6(20), № 1. – С. 62–67.
  5. Optical Tamm States in One-Dimensional Magnetophotonic Structures / T. Goto, A. V. Dorofeenko, A. M. Merzlikin et al. // Phys. Rev. Lett. – 2008. – 101, N 11. – P. 113902 (3 р.).
  6. Поверхностные состояния в фотонных кристаллах / А. П. Виноградов, А. В. Дорофеенко, А. М. Мерзликин, А. А. Лисянский // Успехи физ. наук. – 2010. – 180, вып. 3. – С. 249–263. 
  7. Belozorov D. P. Tamm states in magnetophotonic crystals and permittivity of wire medium / D. P. Belozorov, M. K. Khod-zitskiy, S. I. Tarapov // J. Phys. D.: Appl. Phys. – 2009. – 42, N 5. – P. 055003 (5 р.).
  8. Bass F. G. High-frequency phenomena in semiconductor superlattices / F. G. Bass, A. P. Tetervov // Phys. Rep. – 1986. – 140, N 5. – P. 237–322.
  9. Tarapov S. I. Microwaves in Dispersive Magnetic Composite Media / S. I. Tarapov, D. P. Belozorov // Low Temperature Physics. – 2012. – 38, N 7. – P. 766–792.
  10. Tamm plasmon polaritons: Slow and spatially compact light / M. E. Sasin, R. P. Seisyan, M. A. Kaliteevski et al. // Appl. Phys. Lett. – 2008. – 92, N 25. – P. 251112 (3 р.).
  11. Tamm plasmon-polaritons: First experimental observation / M. E. Sasin, R. P. Seisyan, M. A. Kaliteevski et al. // Super-lattices and Microstructures. – 2010. – 47, N 1. – P. 44–49.
  12. Поверхностные электромагнитные состояния в структуре фотонный кристалл–феррит–плазмоподобная среда / Ю.О. Аверков, С.И. Тарапов, А.А. Харченко, В.М. Яковенко // Физика низких температур. – 2014. – 40, № 7. – C. 856–863.
  13. Аверков Ю. О. Зависимость частот поверхностных электромагнитных состояний в фотонных кристаллах от параметров двухслойной диэлектрической элементарной ячейки / Ю. О. Аверков, Н. Н. Белецкий, В. М. Яковенко // Радиофизика и электрон. – 2011. – 2(16), № 2. – С. 40–47.
  14. Аверков Ю. О. Поверхностные электромагнитные волны в плазмоподобной среде, граничащей со слоисто-периодической структурой / Ю. О. Аверков, Н. Н. Белецкий, В. М. Яковенко // Радиофизика и электрон. – 2012. – 3(17), № 2. – С. 54–62.
  15. John S. Strong Localization of Photons in Certain Disordered Dielectric Superlattices / S. John // Phys. Rev. Lett. – 1987. – 58, N 23. – P. 2486–2489.
  16. Photonic band structure and defects in one and two dimensions / D.R. Smith, R. Dalicachaouch, N. Kroll et al. // J. Opt. Soc. Amer. B. –1993. – 10, N 2. – P. 314–321.
  17. Желтиков А. М. Двумерные фотонные кристаллы с дефектом решетки: спектр дефектных мод, локализация света и формирование нерадиационных волн / А. М. Желтиков, С. А. Магницкий, А. В. Тарасишин // Журн. эксперим. и теорет. физики. – 2000. – 117, № 4. – С. 691–701.
  18. Ветров С. Я. Локализованные электромагнитные моды и спектр пропускания одномерного фотонного кристалла с дефектами решетки / С. Я. Ветров, А. В. Шабанов // Журн. эксперим. и теорет. физики. – 2001. – 120, № 5. – С. 1126–1134.
  19. Ветров С. Я. Особенности спектральных свойств одномерного фотонного кристалла с резонансным дефектным слоем нанокомпозита / С. Я. Ветров, А. Ю. Авдеева, И. В. Тимофеев // Журн. эксперим. и теорет. физики. – 2011. – 140, № 5. – С. 871–878.