電磁波在旋電介質(zhì)中傳播特性的研究.pdf

1、本文結(jié)合當(dāng)前電磁波研究領(lǐng)域的太赫茲技術(shù)等熱點問題，選擇能工作在太赫茲頻段且具有一定可調(diào)性等優(yōu)點的材料——外加恒定磁場作用下的半導(dǎo)體等離子體，即：旋電介質(zhì)作為研究對象，比較全面的研究了電磁波在旋電介質(zhì)中的傳播特性。主要研究內(nèi)容如下： ⑴研究了電磁波在旋電介質(zhì)中傳播的基本特性。根據(jù)麥克斯韋方程在kDB坐標(biāo)系下推導(dǎo)了各種結(jié)構(gòu)下的旋電介質(zhì)中平面波的色散關(guān)系：得出Voigt結(jié)構(gòu)的旋電介質(zhì)中平面波可以分解為TE波和TM波，同時得到旋電介質(zhì)中

2、的TM波與各向同性介質(zhì)中相比的獨特之處，為以后的研究奠定基礎(chǔ)。 ⑵研究了電磁波在旋電介質(zhì)表面的傳播特性。針對旋電介質(zhì)與各向同性介質(zhì)的分界面，得出外加磁場對TM波的反射和透射的影響情況，然后分四種不同情況，對一種特殊的旋電介質(zhì)——單軸等離子體的分界面存在表面磁性等離體激元的條件和相應(yīng)的坡印廷矢量進(jìn)行了研究。得出表面波的存在取決于介質(zhì)的參數(shù)、工作頻率以及光軸的方向，另外，得到了在各向同性介質(zhì)和旋電介質(zhì)中出現(xiàn)反向波的條件。 ⑶

3、研究了電磁波在旋電介質(zhì)條形波導(dǎo)中的傳播特性。針對受外加磁場影響的TM波，本文從反射系數(shù)出發(fā)，計算出相應(yīng)的Goos-Hanchen相移角，得到旋電介質(zhì)條形波導(dǎo)中實現(xiàn)導(dǎo)波的條件，與前人的結(jié)論等效。之后，本文引入與Goos-Hanchen相移角相關(guān)的“穿透距離”和“等效波導(dǎo)厚度”的概念，很好地解釋了在對稱結(jié)構(gòu)下不對稱場分布出現(xiàn)的原因，繼而發(fā)現(xiàn)了在旋電介質(zhì)中可能有正負(fù)能量流動同時存在的現(xiàn)象。 ⑷研究了電磁波在旋電介質(zhì)條的反射和透射特性。

4、推導(dǎo)了電磁波從各向同性介質(zhì)入射到旋電介質(zhì)條的反射和透射系數(shù)，并計算了反射波和透射波各自在介質(zhì)條兩側(cè)產(chǎn)生的Goos-Hanchen側(cè)位移。本文發(fā)現(xiàn)在TM入射波情況下，即使是無損的介質(zhì)和對稱結(jié)構(gòu)情況下，透射波的側(cè)位移與反射波的側(cè)位移也不相等。而且，在選定的頻帶范圍內(nèi)，當(dāng)入射角度接近布儒斯特角時，反射波在實現(xiàn)數(shù)值較大且可正可負(fù)的側(cè)位移的同時，還可以有相對較大的反射率。 ⑸研究了基于旋電介質(zhì)的可調(diào)TE/TM波分離器的設(shè)計。根據(jù)TE和TM