Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)


Образец для цитирования:

Козина О. Н., Мельников Л. А. Оптические характеристики асимметричного гиперболического материала //Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Физика. 2019. Т. 19, вып. 2. С. 122-131. DOI: https://doi.org/10.18500/1817-3020-2019-19-2-122-131

Язык публикации: 
русский
УДК: 
535.345.1:535.015:535.391.5

Оптические характеристики асимметричного гиперболического материала

Авторы: 
Козина Ольга Николаевна, Институт радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Саратовский филиал
Мельников Леонид Аркадьевич, Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю. А.
Аннотация: 

В работе представлены результаты теоретического исследования оптических характеристик асимметричного гиперболического метаматериала, представляющего собой периодическую структуру, состоящую из усиливающих слоев , расположенных под углом относительно внешних границ объекта. Показано, что такой материал обладает рядом уникальных свойств, не присущих аналогичному гиперболическому материалу симметричной конфигурации, в частности значительным усилением в определенных диапазонах частот. Описан разработанный авторами алгоритм для численного расчета оптических характеристик на основании метода матриц Берремана 4×4, позволяющего учитывать анизотропию среды. Представлен анализ спектров отражения и пропускания асимметричного гиперболического метаматериала, на основании которого определены оптимальные условия для достижения максимального усиления в структуре.

DOI: 
10.18500/1817-3020-2019-19-2-122-131
Библиографический список: 

1. Smolyaninov Igor I., Smolyaninova Vera N. Hyperbolic metamaterials : Novel physics and applications // Solid-State Electronics. 2017. Vol. 136. P. 102–112.

2. Федоров Ф. И. Оптика анизотропных сред. Минск : АН БССР, 1958. 381 c.

3. Felsen L., Marcuvitz N. Radiation and Scattering of Waves. Englewood Cliffs, N.J. : Prentice-Hall, USA, 1973. 888 c.

4. Cortes C. L., Newman W., Molesky S., Jacob Z. Quantum nanophotonics using hyperbolic metamaterials // J. Opt. 2012. Vol. 14. P. 063001–063016.

5. Poddubny Alexander, Iorsh Ivan, Belov Pavel, Kivshar Yuri. Hyperbolic metamaterials // Nature photonics. 2013. Vol. 7. P. 958–967.

6. Iorsh I. V., Mukhin I. S., Shadrivov I. V., Belov P. A., Kivshar Y. S. Hyperbolic metamaterials based on multilayer graphene structures // Phys. Rev. B. 2013. Vol. 87. P. 075416.

7. Simovski C. R., Belov P. A., Atrashchenko A. V., Kivshar Y. S. Wire Metamaterials : Physics and Applications // Adv. Mater. 2012. Vol. 24. P. 4229–4248.

8. Melnikov L. A., Kozina O. N., Zotkina A. S., Nefedov I. S. Optical characteristics of the metal-wire dielectric periodic structure : hyperbolic eigenwaves // Proc. SPIE 9031. 2014. P. 903117–903122.

9. Nefedov I. S., Valaginnopoulos C. A., Melnikov L. A. Perfect absorption in graphene Multilayers // J. Opt. 2013. Vol. 15. P. 114003(6).

10. Nefedov I., Melnikov L. Plasmonic Terahertz Amplifi cation in Graphene-Based Asymmetric Hyperbolic Metamaterial // Photonics. 2015. Vol. 2, iss. 2. P. 594–603.

11. Berreman D. W. Optics in stratifi ed and anisotropic media : 4 x 4-matrix formulation // Journal of the Optical Society of America. 1972. Vol. 62. № 4. P. 1157–1160.

12. Palto S. P. An Algorithm fo r Solving the Optical Problem for Stratifi ed Anisotropic Media // Journal of Experimental & Theoretical Physics. 2001. Vol. 92, № 4. P. 552.

13. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. M. : Наука. 1973. 720 с.

14. Forbeaux I., Themlin J. M., Debever J. M. Heteroepitaxial graphite on 6HSiC(0001) : interface formation through conduction-band electronic structure // Phys. Rev. B. 1998. Vol. 58. P. 16396–16406.

15. Amjadipour M., MacLeod J., Lipton-Duffi n J., Iacopi F., Motta N. Epitaxial graphene growth on FIB patterned 3C-SiC nanostructures on Si (111) : reducing milling damage // Nanotechnology. 2017. Vol. 28, iss. 34. P. 345602.

16. Kidwai O., Zhukovsky S. V., Sipe J. E. Effective-medium approach to planar multilayer hyperbolic metamaterials : Strengths and limitations // Phys. Rev. A. 2012. Vol. 85. P. 053842(13).

17. Рытов С. М. Электромагнитные свойства мелкослоистой среды // ЖЭТФ. 1955. Т. 29, № 5. С. 605–616.

18. Dubinov A. A., Aleshkin V. Ya., Mitin V., Otsuji T., Ryzhii V. Terahertz surface plasmons in optically pumped graphene structures // J. Phys. Condens. Matter. 2011. Vol. 23. P. 145302.

19. Popov V. V., Polischuk O. V., Davoyan A. R., Ryzhii V., Otsuji T., Shur M. S. Plasmonic terahertz lasing in an array of graphene nanocavities // Phys. Rev. B. 2012. Vol. 86. P. 195437.

20. Ryzhii V., Ryzhii M., Otsuji T. Negative dynamic conductivity of graphene with optical pumping // J. Appl. Phys. 2007. Vol. 101. P. 083114.

21. Mutschke H., Andersen A.C., Clement D., Henning Th., Peiter G. Infrared properties of SiC particles // Astron. Astrophys. 1999. Vol. 345. P. 87–104.

22. Chen J., Levine Z. H., Wilkins J. W. Linear and nonlinear optical properties of four polytypes of SiC // Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50, iss. 16. P. 11514.

Полный текст в формате PDF(Ru):
(загрузок: 29)