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

ДЕФЕКТНЫЕ МОДЫ В АНИЗОТРОПНОМ ПРОВОЛОЧНОМ МЕТАМАТЕРИАЛЕ МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА

Ивженко, ЛИ, Юдина, ДИ, Тарапов, СИ
Organization: 

Институт радиофизики и электроники им. А. Я. Усикова НАН Украины
12, ул. Ак
ад. Проскуры, Харьков, 61085, Украина
Харьковский национальный университет имени В. Н. Каразина
4, пл. Свободы, Харьков, 610
77, Украина
Харьковский национальный университет радиоэлектроники
14, пр. Науки, Харьков, 61166, Украина

E-mail: ivzhenko@ire.kharkov.ua, iudina.darja2013@yandex.ua, tarapov@ire.kharkov.ua

https://doi.org/10.15407/rej2017.02.011
Язык: русский
Аннотация: 

В настоящее время большое внимание уделяется изучению дефектных мод, возникающих вследствие нарушения периодичности в фотонных кристаллах. Этот интерес обусловлен тем, что в природе проявление нарушения периодичности встречается чаще, чем идеальная периодичность. Имеющиеся на сегодняшний день результаты теоретических исследований дефектных мод в искусственных средах (метаматериалах) не дают полного описания данного эффекта. Приведен анализ спектральных свойств анизотропного проволочного метаматериала с пространственным дефектом в микроволновом диапазоне длин волн. Экспериментально обнаружены дефектные моды в запрещенной зоне частотного спектра пропускания анизотропного проволочного метаматериала с дефектом. Выполнен анализ частотных зависимостей положений пиков пропускания, соответствующих возникновению дефектных мод, от толщины дефектного слоя, который показал хорошее совпадение результатов эксперимента с численным расчетом. Показано, что с увеличением толщины дефектного слоя пики дефектных мод смещаются в область низких частот. Результаты исследований могут найти применение при разработке различных телекоммуникационных устройств: фильтров, ответвителей, аттенюаторов, электромагнитных сенсоров, линз с субволновым разрешением, малогабаритных антенн, объектов, «невидимых» в определенном диапазоне частот и др. Ил. 4. Библиогр.: 21 назв.

Ключевые слова: дефектная мода, метаматериал, проволочная среда

Статья поступила в редакцию 18.05.2017
PACS 42.25.Gy, 41.20.Jb, 07.57.Pt
УДК 537.876.4
Radiofiz. elektron. 2017, 22(2): 11-16
Полный текст (PDF)

References: 
  1. Дэвисон С., Левин Дж. Поверхностные (таммовские) состояния. М.: Мир; 1973. 232 с.
  2. Лифшиц М., Пекар И. Таммовские связанные состояния электронов на поверхности кристалла и поверхностные колебания атомов решетки. Успехи физических наук. 1955.  Т. 56, вып. 4. С. 531–569.
  3. Born M., Wolf E. Principles of optics: Electromagnetic Theory of Propagation, Interference and Diffraction of Light. London, New York: Pergamon Press., 1959.
  4. Басс Ф. Г., Булгаков А. А., Тетервов А. П. Высокочастотные свойства полупроводников со сверхрешетками. Москва: Наука, 1989. 288 с.
  5. Аверков Ю. О., Тарапов С. И., Харченко А. А. Яковенко В. М. Поверхностные электромагнитные состояния в структуре фотонный кристалл-феррит-плазмоподобная среда. Физика низких температур. 2014. Т. 40, № 7. C. 856–863.
  6. Бровенко А. В., Мележик П. Н., Поединчук А. Е. Спект-ральные задачи в теории дифракции волн на слоисто-неоднородных средах. Радиофизика и электроника. 2013. Т. 4(18), № 1. C. 6–14.
  7. Sievenpiper D. F., Sickmiller M. E., and Yablonovitch E. 3D Wire Mesh Photonic Crystals. Phys. Rev. B. 1996. Vol. 76, N 14. P. 2480–2483.
  8. Kuzmiak V., Maradudin A. A. and Pincemin F. Photonic band structures of two-dimensional systems containing metallic components. Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50, N 23. P. 16835–16844.
  9. Pokrovsky A. L., Efros A. L. Nonlocal electrodynamics of two-dimensional wire mesh photonic crystals. Phys. Rev. B. 2002. Vol. 65, N 4. P. 045110.
  10. Нестеренко Д. В., Котляр В. В. Рассеяние света на диэлектрическом цилиндре, включающем двумерную решетку металлических нанострежней. Компьютерная оптика. 2008. Т. 32, № 1. С. 23–28.
  11. Pendry J. B., Holden A. J., Stewart W. J. and Youngs I. Extremely low frequency plasmons in metallic mesostructures. Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 76, Iss. 25. P. 4773–4776. DOI:10.1103/PhysRevLett.76.4773
  12. Виноградов А. П., Дорофеенко А. В., Мерзликин А. М., Лисянский А. А. Поверхностные состояния в фотонных кристаллах. Успехи физ. наук. 2010. Т. 180, № 3. С. 249–263.
  13. Белецкий Н. Н., Борисенко С. А., Гвоздев Н. И. Взаимодействие плазменных и дефектных мод в одномерной дефектной диэлектрической слоисто-периодической структуре, граничащей с плазмоподобной средой. Радиофизика и электроника, 2013. Т. 4(18), № 3. С. 55–63.
  14. Белецкий Н. Н., Борисенко С. А., Гвоздев Н. И. Резонансное взаимодействие электромагнитных волн в дефектной диэлектрической слоисто-периодической структуре, находящейся в плоскопараллельном волноводе. Радиофизика и электроника, 2014. Т. 5(19), № 2. С. 61–67.
  15. Beletskii N. N., Borysenko S. A., Gvozdev N. I. Interaction of plasma and defective modes in one-dimensional layered periodic dielectric structures bordering upon plasma-like media. Telecommunications and Radio Engineering. 2015. Vol. 74, N 13. P. 1175–1191. DOI: 10.1615/TelecomRadEng.v74.i13.50
  16. Белецкий Н. Н., Борисенко С. А., Гвоздев Н. И. Влияние диэлектрической постоянной кристаллической решетки проводящей среды на резонансное взаимодействие электромагнитных волн в структуре дефектный фотонный крис-талл-проводник. Радиофизика и электроника. 2015. Т. 6(20), № 1. С. 62–67.
  17. Белецкий Н. Н., Борисенко С. А. О спектре электромагнитных волн в одномерном дефектном фотонном кристалле, граничащем с проводящей средой. Радиофизика и электроника. 2016, Т. 7(21), № 2. С. 22–27.
  18. Beletski N. N., Borysenko S. A., Gvozdev N. I. On The Spectrum Of Electromagnetic Waves In The One-Dimensional Defective Photon Crystal Bordering On Conducting Medium. Telecommunications and Radio Engineering. 2016. Vol. 75, N 16. P. 1457–1465. DOI:10.1615/TelecomRadEng.v75.i16.40
  19. Ivzhenko L., Odarenko E. and Tarapov S. Mechanically Tunable Wire Medium Metamaterial in the Millimeter Wave Band. PIER Letters. 2016. Vol. 64. P. 93–98.
  20. Аверков Ю. О. Влияние дефектного слоя на границе фотонного кристала и плазмоподобной среды на свойства поверхностных электромагнитных состояний. Доп. НАН України. 2012. № 9. С. 66–71.
  21. Kharchenko A. A., Tarapov S. I. Defect Mode Formation in the Spectrum of a Spatially Bounded Photonic Finite-Size Crystal. Telecommunications and Radio Engineering. 2014. Vol. 73, N 6. P. 547–553.