Фононные поляритоны в плоском диэлектрическом волноводе в магнитном поле

Abstract

Рассмотрены поляритоны ИК и оптического диапазонов, распространяющиеся в изотропном диэлектрике с металлическими покрытиями в присутствии постоянного магнитного поля, параллельного плоскости слоя. Показано, что постоянное магнитное поле создает невзаимные поверхностные моды, ранее не существовавшие на границе с металлом. Число поверхностных мод у противоположных стенок различно (1 или 2) и может быть изменено переключением направлений магнитного поля или волнового вектора. Поляритон с данной частотой в магнитном поле определенного направления распространяется вдоль данной границы только в одну сторону. Постоянное магнитное поле создает также новые частотные интервалы объемных мод, пропорциональные первой степени магнитного поля, и одновременно уменьшает энергию объемных мод, трансформируя ее в поверхностные моды, т.е. происходит «выталкивание» поля электромагнитной волны постоянным магнитным полем из объема диэлектрика на его поверхность. Этот эффект пропорционален величине постоянного магнитного поля и толщине диэлектрического слоя.

Розглянуто поляритони ІЧ та оптичного діапазонів, які розповсюджуються у ізотропному діелектрику з металевими покриттями в присутності постійного магнітного поля, яке паралельне площині шару. Доведено, що постійне магнітне поле створює невзаємні поверхневі моди, які раніше не існували на межі з металом. Число поверхневих мод у протилежних стінок є різним (1 чи 2) і може бути змінено переключенням напрямку магнітного поля чи хвильового вектора. Поляритон з данною частотою у магнітному полі данного напрямку розповсюджується вздовж данної границі лише у один бік. Постійне магнітне поле створює також нові частотні інтервали об’ємних мод, які пропорційні першої степені магнітного поля, і одночасно зменшує енергію об’ємних мод, трансформує її у поверхневі моди, тобто має місце «виштовхування» поля електромагн ітної хвилі постійним магнітним полем з об’єму діелектрика на його поверхню. Цей ефект є пропорційним постійному магнітному полю та товщині діелектричного шару.

The polaritons of IR and optical ranges of the spectrum propagating in a metal–covered insulator in a constant magnetic field parallel to the plane of the slab have been considered. It is shown that a constant magnetic field induces surface modes at the boundary with the metal. The number of surface modes is different at the opposite boundaries (one or two) and may be varied by changing the directions of the magnetic field or the wave vector. The polariton spectrum possesses strong nonreciprocity: the polariton with fixed frequency propagates along a given boundary only in one direction. A constant magnetic field also forms new frequency intervals proportional to the first degree of magnetic field in the spectrum of volume modes. A constant magnetic field decreases the energy of volume polaritons transforming it into surface polaritons. In the other words, we observe the effect of the «pushing out» the electromagnetic wave field by the constant magnetic field from the volume of the insulator to its surface. This effect is proportional to the constant magnetic field and to the thickness of a dielectric slab.