Резонансное излучение Вавилова– Черенкова в дисперсных метаматериалах

Abstract

Проведено исследование излучения Вавилова–Черенкова, порождаемого потоком заряженных частиц, движущихся над поверхностью (в общем случае периодической) дисперсионной среды, которая в зависимости от частотного диапазона может быть правосторонней (обычный диэлектрик), мононегативной (когда только диэлектрическая или только магнитная проницаемость имеет отрицательные значения) или же левосторонней (и диэлектрическая, и магнитная проницаемость отрицательны). Представленные результаты основаны на строгих математических моделях и соответствующих им эффективных вычислительных алгоритмах. В фокусе исследования качественно новые резонансные явления, возникающие в результате сочетания в данной электромагнитной задаче микро- и макропериодических структур: микро- (или даже нано-) периодическая структура метаматериала и макропериод дифракционной решетки, сравнимый с длиной волн, порождаемых пучком электронов.

Проведено дослідження випромінювання Вавілова–Черенкова, породжуваного потоком заряджених частинок, що рухаються над поверхнею (у загальному випадку періодичною) дисперсійного середовища, яка залежно від частотного діапазону може бути правобічною (звичайний діелектрик), мононегативною (коли тільки діелектрична або тільки магнітна проникність має негативні значення) або ж лівосторонньою (і діелектрична, і магнітна проникність негативні). Подані результати засновано на строгих математичних моделях і відповідних їм ефективних обчислювальних алгоритмах. У фокусі дослідження якісно нові резонансні явища, що виникають в результаті поєднання в даній електромагнітній задачі мікро- та макроперіодичних структур: мікро- (або навіть нано-) періодична структура метаматеріала й макроперіод дифракційних ґрат, порівнянний з довжиною хвиль, породжуваних пучком електронів.

The present work suggests some investigation into the Vavilov–Cherenkov radiation coming from a beam of charged particles skimming the surface (generally periodic) of a dispersive medium. Depending on frequency, this medium can be right-handed (normal dielectric), mono-negative (either permittivity or permeability can be negative) or left-handed (both permittivity and permeability are negative). The obtained results are provided by rigorous mathematical models and corresponding effective computational algorithms. The present research is focused on qualitatively new resonant phenomena arising after micro- and macroperiodic structures are put together in the context of the given electromagnetic problem. Specifically, the micro- (and even nano-) periodic structure of a metamaterial will be combined with a macro-periodic diffraction grating whose period is comparable with the electron beam radiation wavelength.