Optické vlastnosti gradientních subvlnových struktur

Rok: 2007

RNDr. Vladimír Kuzmiak, CSc.

Studovali jsme dielektrické vrstvy s gradientním rozložením indexu lomu, které vede k nelokální disperzi s kritickou frekvencí, jenž odděluje frekvenční obory s evanescentním a volně se šírícím vlněním. Pro realistické hodnoty modulace indexu lomu mají vlny polarizace s v tomto systému evanescentní charakter, zatímco vlny polarizace p se šíří volně, tj. na rozdíl od oblasti s obdélníkovým profilem indexu lomu je tunelování přes tuto oblast polarizačně závislé. Pomocí analytického modelu jsme studovali vliv konkávního profilu popisujicího fotonickou bariéru na reflektanci a transmitanci jedné a dvou vrstev pro obě polarizace a pro libovolný úhel dopadu. Ukázali jsme, že při zvyšování modulační hloubky indexu lomu lze pozorovat v režimu potlačené reflektance existenci lokálních maxim - viz obrázek. Na rozdíl od případu pravoúhlé bariéry s konstantním indexem lomu dochází na rozhraní mezi gradientní vrstvou a vakuem v důsledku interference mezi odraženou vlnou a prošlou částí evanescentní vlny k jejich vzájemnému vyrušení. Tento efekt netlumeného tunelování je analogický s tzv. superprizmatickým efektem, u něhož evanescentní vlna přispívá k vytváření dokonalého obrazu objektu pomocí prostředí s negativním indexem lomu a představuje alternativní koncept přenosu energie, který využívá evanescentní vlnění a může být užitečný při konstrukci subvlnových struktur. Použití různých profilů indexu lomu otevírá možnosti při vytváření nové třidy metamateriálů, u nichž nastává rezonanční chování dielektrické permitivity, která má na rozdíl od kovových metamateriálů zanedbatelnou absorpci.

Transmitance gradientních a homo genních vrstev (n₀ = 1.4) pro šikmý dopad s- (plná čára) a p-vlny (tečkovaná čára) v závislosti na frekvenčně závislém parametru γ(u) s hloubkou modulačního profilu m = 0.75 and úhlem dopadu θ = 65°. Transmitance homogenních vrstev pro s- and p-polarizované vlny jsou označeny s_hmg a p_hmg.

1. Shvartsburg, A., Kuzmiak, V., Petite, G.: Optics of subwavelength gradient nanofilms. – Phys. Rep. 452, 2-3: 33-38 (2007).
2. Shvartsburg, A., Kuzmiak, V., Petite, G.: Polarization-dependent tunneling of light in gradient optics. – Physical Review E 76, 1: 016603 (2007).