Система двух экранов с круглыми запредельными отверстиями как квазиоптический поляризатор

Abstract

В данной работе показано, что структура, состоящая из двух экранов с круглыми запредельными отверстиями, в случае определенной пространственной симметрии ее периодической ячейки может обладать свойствами вращения плоскости поляризации падающей на нее волны. Проведено теоретическое и экспериментальное исследование свойств «фишнет»-метаматериала на основе такой структуры. Объяснение возникающих явлений проведено с помощью метода обобщенных матриц рассеяния и учета особенностей пространственных распределений полей собственных колебаний, обусловленных симметрией рассматриваемой системы экранов. Показано, что существует несколько пространственных типов колебаний, возбуждение которых приводит к вращению плоскости поляризации падающего излучения при прохождении через рассматриваемую систему экранов. Проведены численные эксперименты, которые показывают, что вращением плоскости поляризации можно управлять, изменяя структуру периодической ячейки. При этом вращения плоскости поляризации на заданные углы можно добиться даже на достаточно малых расстояниях между экранами.

У роботі показано, що структура з двох екранів з круглими позамежними отворами, у разі певної просторової симетрії її періодичної комірки, може мати властивості обертання площини поляризації падаючої на неї хвилі. Проведено теоретичне та експериментальне дослідження властивостей «фішнет»-метаматеріалу на її основі. Пояснення явищ, що виникають, надано за допомогою методу узагальнених матриць розсіювання та з урахуванням особливостей просторових розподілів полів власних коливань, обумовлених симетрією даної системи екранів. Показано, що існує кілька просторових типів коливань, збудження яких призводить до обертання площини поляризації падаючого випромінювання при проходженні через розглянуту систему екранів. Проведено чисельні експерименти, які показують, що обертанням площини поляризації можна керувати, змінюючи структуру періодичної комірки. При цьому обертання площини поляризації на задані кути можна домогтися навіть на досить малих відстанях між екранами.

The paper shows that the double screen system with circular holes can rotate polarization plane of incident plane wave, if its periodic cells have the special spatial symmetry. Theoretical and experimental results for fishnet metamaterial based on it are presented. Explanation of the phenomenon is carried out using the method of generalized scattering matrices and taking into account characteristics of the eigenfield spatial distributions, which are specified by the screen system symmetry. It is shown that there are several spatial types of the eigenoscillations, which are responsible for polarization plane rotation under plane wave excitation. Numerical experiments show that the polarization plane rotation can be controlled by changing the structure of the periodic cell, and the polarization plane rotation through specified angles can be achieved even at small distances between screens.