Study of spectral and polarization characteristics of layered chiral media

Abstract

In this paper we study the spectral and polarization characteristics of layered chiral media using the propagation matrix method. The coefficients of the propagation matrix of the periodically layered chiral medium are obtained. The transmission and reflection coefficients of linearly polarized electromagnetic waves for the structure consisting of planar chiral layers were calculated. The boundaries of the forbidden bands for a periodic medium, which unit cell consists of two different chiral layers were determined. It is shown that the boundaries of the forbidden bands do not depend on the chirality parameter of the layers of the structure. It was found that for certain values of the layers thicknesses, the forbidden bands width tends to zero. It is found that the proposed calculating method for the reflection and transmission coefficients can be used to determine the effective constitutive parameters of artificial chiral metamaterials.

Нами досліджено спектральні й поляризаційні характеристики шаруватих кіральних середовищ з використанням методу матриць поширення. Отримано коефіцієнти матриці поширення для шарувато-періодичного кірального середовища. Обчислено коефіцієнти проходження та відбиття лінійно поляризованих електромагнітних хвиль для структури, що складається з плоских кіральних шарів. Визначено межі заборонених зон для періодичного середовища, елементарна комірка якої складається з двох різних кіральних шарів. Показано, що межі заборонених зон не залежать від параметра кіральності шарів, що входять в структуру. Знайдено, що при певних значеннях товщин шарів ширина заборонених зон стає рівною 0. Відзначено, що запропоновану методику розрахунку коефіцієнтів відбиття і проходження можна використовувати для визначення ефективних матеріальних параметрів штучних кіральних метаматеріалів.

Нами исследованы спектральные и поляризационные характеристики слоистых киральных сред с использованием метода матриц распространения. Получены коэффициенты матрицы распространения для слоисто-периодической киральной среды. Вычислены коэффициенты прохождения и отражения линейно поляризованных электромагнитных волн для структуры, состоящей из плоских киральных слоев. Определены границы запрещенных зон для периодической среды, элементарная ячейка которой состоит из двух различных киральных слоев. Показано, что границы запрещенных зон не зависят от параметра киральности слоев, входящих в структуру. Найдено, что при определенных значениях толщин слоев ширина запрещенных зон становится равной 0. Отмечено, что предложенную методику расчета коэффициентов отражения и прохождения можно использовать для определения эффективных материальных параметров искусственных киральных метаматериалов.