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

ФОКУСИРОВКА ИЗЛУЧЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДИПОЛЯ ЛИНЗОЙ ПЕНДРИ

Стадник, АМ, Силин, АО
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины

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

https://doi.org/10.15407/rej2016.04.040
Рубрика: РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН, РАДИОЛОКАЦИЯ И ДИСТАНЦИОННОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ
Язык: Русский
Аннотация: 

Концепция плоской линзы впервые была рассмотрена в работе В. Г. Веселаго, посвященной распространению электромагнитных волн в средах с одновременно отрицательными диэлектрической и магнитной проницаемостями (согласно современной терминологии – в левосторонних метаматериалах). Позднее Дж. Б. Пендри выдвинул идею так называемой «суперлинзы», разрешающая способность которой могла бы превышать дифракционный предел. Ввиду перспективности для практических приложений это вызвало дискуссию, посвященную возможности как антипараллельности фазовой и групповой скоростей, так и самой реализации сверхразрешения для источника излучения в виде монополя. Однако использованные при этом приближения лучевой теории уменьшили общность полученных результатов, пренебрежение потерями радикально исказило их, а ошибки в теоретическом анализе привели к неправильной физической трактовке. В данной работе получено строгое решение задачи о фокусировке излучения элементарного электрического диполя, ориентированного вертикально относительно плоского слоя конечной толщины из левостороннего метаматериала с поглощением. Численно промоделировано пространственное распределение электромагнитного поля в слое, а также прошедшее и отраженное от него поле при различных высотах диполя, толщинах слоя и потерях в каждой среде. Анализ рассчитанной пространственной структуры электромагнитного поля подтвердил фокусирующие способности границ раздела обычной и левосторонней сред, а также плоской линзы.

Ключевые слова: левосторонний метаматериал, суперлинза, электрический диполь, электромагнитное поле

Статья поступила 07.10.2016
PACS     78.20.Ci; 41.20.Jb; 42.25.Bs; 42.30.Va
УДК 537.877
Radiofiz. elektron. 2016, 21(4): 40-48
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Веселаго В. Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями и / В. Г. Веселаго // Успехи физ. наук. – 1967. – 92, вып. 3. – С. 517–526.
  2. Pendry J. B. Negative refraction makes a perfect lens / J. B. Pendry // Phys. Rev. Lett. – 2000. – 85, N 18. – P. 3966–3969.
  3. 't Hooft G. W. Comment on “Negative refraction makes a perfect lens” / G. W. 't Hooft // Phys.Rev. Lett. – 2001. – 87, N 24. – P. 249701 (1 p.).
  4. Williams J. M. Some problems with negative refraction / J. M. Williams // Phys. Rev. Lett. – 2001. – 87, N 24. – P. 249703 (1 p.).
  5. Garcia N. Left-handed materials do not make a perfect lens / N. Garcia, M. Nieto-Vesperinas // Phys. Rev. Lett. – 2002. – 88, N 20. – P. 207403 (4 p.).
  6. Шатров А. Д. Электродинамический анализ линзы Пендри / А. Д. Шатров // Радиотехника и электрон. – 2007. – 52, № 12. – C. 1430–1435.
  7. Zhang X. Theory of the perfect lens / X. Zhang, S. R. Forrest // Phys. Rev. B. – 2011. – 84, N 4. – P. 045427 (7 р.).
  8. Селина Н. В. Распространение электромагнитной волны в линзе Пендри / Н. В. Селина, Е. Н. Тумаев // Российские нанотехнологии. – 2016. – 11, № 5–6. – С. 78–82.
  9.  29, N 1. – P. 63–76.
  10. Wait J. R. Electromagnetic waves in stratified media / J. R. Wait. – Oxford: Pergamon Press, 1970. – 608 p.
  11. Бреховских Л. М. Волны в слоистых средах / Л. М. Бреховских. – М.: Наука, 1973. – 343 с.
  12. King R. W. P. Lateral electromagnetic waves: theory and applications to communications, geophysical exploration, and remote sensing / R. W. P. King, M. Owens, T. T. Wu. – N. Y.: Springer­Verlag, 1992. – 746 p.
  13. King R. W .P. The electromagnetic field of a vertical electric dipole in the presence of a three­-layered region / R. W. P. King, S. S. Sandler // Radio Science. – 1994. – 29, N 1. – P. 97–113.
  14. Chew W. C. Sommerfeld integrals for left-handed materials / W. C. Chew // Microwave Opt. Technol. Lett. – 2004. – 42, N 5. – P. 369–373.
  15. Li K. Electromagnetic fields in stratified Media / K. Li. – Berlin: Springer, 2009. – 224 p.
  16. Novotny L. Principles of nano-optics / L. Novotny, B. Hecht. – Cambridge: Cambridge University Press, 2012. – 578 p.
  17. Shreiber D. Microwave nondestructive evaluation of dielectric materials with a metamaterial lens / D. Shreiber, M. Gupta, R. Cravey // Sensors and Actuators A. – 2008. – 144, N 1. – P. 48–55.
  18. Shreiber D. Comparative study of 1-D and 2-D metamaterial lens for microwave nondestructive evaluation of dielectric materials / D. Shreiber, M. Gupta, R. Cravey // Sensors and     Actuators A. – 2011. – 165, N. 2. – P. 256–260.
  19. Иванов В. К. Фокусировка электромагнитного поля точечного электрического диполя границей раздела обычной и левой сред / В. К. Иванов, А. О. Силин, А. М. Стадник // Радиофизика и электрон. – 2013. – 4(18), № 4. – C. 40–48.
  20. Петрин А. Б. Точечный излучатель, параллельный плоскому слою с отрицательным показателем преломления / 134, вып. 3(9). – С. 436–446.
  21. Петрин А. Б. О разрешающей способности линз, изготовленных из материала с отрицательным преломлением / А. Б. Петрин // Квантовая электрон. – 2013. – 43, № 9. – С. 814–818.
  22. Стадник А. М. Вертикальный диполь над полупространством из метаматериала: распределение электромагнитного поля и вектора Пойнтинга / А. М. Стадник, А. О. Силин // Радиофизика и электрон. – 2016. – 7(21), № 3. – C. 88–96.
  23. Stockman M. I. Criterion for negative refraction with low optical losses from a fundamental principle of causality / M. I. Stockman // Phys. Rev. Lett. – 2007. – 98, N 17. – P. 177404 (4 р.).
  24. Лагарьков А. Н. Качество фокусировки электромагнитного излучения плоскопараллельной пластиной из вещества с отрицательным коэффициентом преломления / А. Н. Лагарьков, В. Н. Кисель // Докл. РАН. – 2004. – 394, № 1. – C. 40–45.
  25. Lagarkov A. N. Losses in metamaterials: restrictions and benefits / A. N. Lagarkov, V. N. Kisel // Physica B. – 2010. – 405, N 14. – P. 2925–2929.
  26. Zemanian A. H. Generalized integral transformations / A. H. Zemanian. – N. Y.: Interscience Publishers, 1968. – 320 p.