Поверхностные электромагнитные состояния в структуре фотонный кристалл–феррит–плазмоподобная среда

Abstract

Теоретически и экспериментально исследованы частоты поверхностных электромагнитных состояний структуры фотонный кристалл–феррит–плазмоподобная среда в зависимости от толщины ферритового слоя, величины внешнего магнитного поля и температуры. Фотонный кристалл представлял собой периодическую последовательность конечного числа элементарных ячеек, каждая из которых состояла из двух различных немагнитных диэлектриков. В качестве плазмоподобной среды выбирался немагнитный полупроводник. Внешнее постоянное магнитное поле было ориентировано параллельно плоскости ферритового слоя. Электромагнитная волна распространялась поперек внешнего магнитного поля, а электрическая компонента СВЧ поля была параллельна внешнему магнитному полю. В рамках модели непроводящего и намагниченного до насыщения феррита получено аналитическое выражение, связывающее значения частот поверхностных электромагнитных состояний с параметрами структуры и величиной внешнего магнитного поля. Предсказано свойство многомодовости исследуемых состояний в пределах одной запрещенной зоны фотонного кристалла.

Теоретично та експериментально досліджено частоти поверхневих електромагнітних станів структури фотонний кристал–ферит–плазмоподібне середовище у залежності від товщини феритового шару, величини зовнішнього магнітного поля та температури. Фотонний кристал являв собою періодичну послідовність скінченого числа елементарних комірок, кожна з яких складалася з двох різних немагнітних діелектриків. Як плазмоподібне середовище обирався немагнітний напівпровідник. Зовнішнє магнітне поле було спрямовано паралельно площині феритового шару. Електромагнітна хвиля поширювалась перпендикулярно зовнішньому магнітному полю, а електрична компонента НВЧ поля була паралельна зовнішньому магнітному полю. У рамках моделі непровідного та намагніченого до насичення фериту отримано аналітичний вираз, який зв’язує значення частот поверхневих електромагнітних станів з параметрами структури та величиною зовнішнього магнітного поля. Завбачено властивість багатомодовості досліджуваних станів в межах однієї забороненої зони фотонного кристала.

The dependences of frequencies of surface electromagnetic states in the structure of photonic crystal– ferrite–plasma-like medium on ferrite layer width, external constant magnetic field and temperature have been studied theoretically and experimentally. The photonic crystal has the form of a stack of a finite number of unit cells, each consisting of two different nonmagnetic dielectrics. The nonmagnetic semiconductor is used as a plasma-like medium. The constant magnetic field is applied parallel to the ferrite layer. The propagation direction of a monochromatic plane wave is perpendicular to the constant magnetic field, while the electrical component of the microwave field is parallel to the magnetic field. An analytical expression that relates the frequencies of the surface electromagnetic states to the structure parameters and the constant magnetic field value has been derived within the scope of nonconducting and magnetized, saturated ferrite. It is predicted that the states under study possesses a multimode property within the same forbidden band of the photonic crystal.