Электродинамика регулярной композитной среды с решетками пластин из магнитодиэлектрических и контрастных материалов

Abstract

Исследованы электромагнитные поля ограниченной и полубесконечной последовательности одинаковых четырехслойных неоднородностей. Неоднородность образована разными однородными изотропными слоями и частыми периодическими решетками бесконечных пластин прямоугольного поперечного сечения как из магнитодиэлектрических, так и контрастных (серебро, кварц) материалов, в том числе с отрицательной диэлектрической проницаемостью. Решетки рассмотрены как однородные анизотропные слои с тензорами эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей. Задача дифракции решена методами теории цепей и матричных функций. Определены свойства зон квазипрозрачности (квазизапирания), динамика полосового и резонансного прохождения волн на параметрических зависимостях коэффициентов рассеяния полей разной поляризации, тензор эффективной диэлектрической проницаемости мелкослоистой структуры. Выявлены особенности формирования отраженного поля в оптическом диапазоне частот структурой, образованной последовательностью решеток сверхтонких пластин из контрастных материалов, в частности, их корреляция в частотных диапазонах, которые отличаются разным сочетанием знаков компонент тензора эффективной диэлектрической проницаемости. Доказана возможность использования таких систем для поляризационной селекции как в широкой полосе частот, так и в режиме сверхдобротного частотного и углового резонансов.

Досліджено електромагнітні поля обмеженої та напівнескінченної послідовності однакових чотиришарових неоднорідностей. Неоднорідність утворена різними однорідними ізотропними шарами та густими періодичними решітками нескінченних пластин прямокутного поперечного перерізу, як з магнітодіелектричних, так і з контрастних (срібло, кварц) матеріалів, у тому числі, з негативною діелектричною проникністю. Решітки розглядаються як однорідні анізотропні шари з тензорами ефективних діелектричної та магнітної проникностей. Задача дифракції розв’язувалась методами теорії кіл та матричних функцій. Визначено властивості зон квазіпрозорості (квазізапирання), динаміку смугового та резонансного проходження хвиль на параметричних залежностях коефіцієнтів розсіяння полів різної поляризації, тензор ефективної діелектричної проникності дрібношаруватої структури. Виявлено особливості формування відбитого поля в оптичному діапазоні частот структурою, утвореною послідовністю решіток надтонких пластин із контрастних матеріалів, зокрема, їх кореляція в частотних діапазонах, що відрізняються різним сполученням знаків компонент тензора ефективної діелектричної проникності. Доказано можливість використання таких систем для поляризаційної селекції як у широкій смузі частот, так і в режимі наддобротного частотного та кутового резонансів.

The electromagnetic fields of a bounded and semi-infinite sequence of same four-layer heterogeneities are studied. The heterogeneity is formed by different homogeneous isotropic layers and thick periodic grates of rectangular cross-section infinite plates. The plates are made of magnetodielectric or contrast materials (silver, quartz) including these with negative permittivity. The grates are considered as homogeneous anisotropic layers with the effective permittivity and permeability tensors. The diffraction problem is solved via the circuit theory and matrix function methods. The properties of quasi-transparency (quasiclosing) zones, the dynamic of band and resonance wave passage on the parametric dependencies of the scattering coefficients for different polarization fields, and the thin-layer structure effective permittivity tensor are determined. The scattering fields forming features in an optical range for the structure being formed by an ultra-thin plate grate sequence are found, especially their correlation with frequency ranges where a sign combination of the effective permittivity tensor components differs. The possibility of using such systems for polarization selection in both wide frequency band and ultra-Q frequency and angle resonance modes is proved.