Особенности волноводов из гиперболических метаматериалов и топологических изоляторов
А.И. Маймистов, Е.И. Ляшко
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», г. Москва, 115409, Россия
Аннотация
Рассмотрены явления преломления и отражения, происходящие на границах диэлектрических волноводов из необычных материалов. В качестве таких материалов выступают топологические изоляторы и гиперболические метаматериалы, электромагнитные свойства которых отличаются от свойств обычных диэлектриков, например, может изменяться поляризация преломленной и отраженной волны, полное внутреннее отражение происходит при малых углах падения, меньших определенного критического угла. В результате волноводы приобретают новые характеристики, отличающие их от стандартных диэлектрических волноводов.
Ключевые слова: граница раздела сред, полное внутреннее отражение, магнитоэлектрический эффект, волновод, гиперболические метаматериалы
Благодарности. Работа выполнена при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (проект № 15-02-02764а).
Литература
1. Elser J., Wangberg R., Podolskiy V.A., Narimanov E.E. Nanowire metamaterials with extreme optical anisotropy // Appl. Phys. Lett. – 2006. – V. 89, No 26. – Art. 261102, P. 1–3. – doi: 10.1063/1.2422893.
2. Noginov M.A., Barnakov Yu.A., Zhu G., Tumkur G., Li H., Narimanov E.E. Bulk photonic metamaterial with hyperbolic dispersion // Appl. Phys. Lett. – 2009. – V. 94, No 15. – Art. 151105, P. 1–3. – doi: 10.1063/1.3115145.
3. Drachev V.P., Podolskiy V.A., Kildishev A.V. Hyperbolic metamaterials: New physics behind a classical problem // Opt. Express. – 2013. – V. 21, No 12. – P. 15048–15064. – doi: 10.1364/OE.21.015048.
4. Babicheva V.E., Shalaginov M.Y., Ishii S., Boltasseva A., Kildishev Al.V. Long-range plasmonic waveguides with hyperbolic cladding // Opt. Express. – 2015. – V. 23, No 24. – P. 31109–31119. – doi: 10.1364/OE.23.031109.
5. Ляшко Е.И., Маймистов А.И. Линейные направленные волны в гиперболическом планарном волноводе. Дисперсионные соотношения // Квантовая электроника. – 2015. – T. 45, № 11. – С. 1050–1054.
6. Lyashko E.I. , Maimistov A.I. Guided waves in asymmetric hyperbolic slab waveguides: The TM mode case // J. Opt. Soc. Am. B. – 2016. – V. 33, No 11. – P. 2320–2330. – doi: 10.1364/JOSAB.33.002320.
7. Ляшко Е.И., Маймистов А.И. Моды нелинейного планарного волновода с диэлектрическим слоем, погруженным в гиперболическую среду // Квантовая электроника. – 2017. – T. 47, № 11. – С. 1053–1063.
8. Hasan M.Z., Kane C.L. Colloquium: Topological insulators // Rev. Mod. Phys. – 2010. – V. 82, No 4. – P. 3045–3067. – doi: 10.1103/RevModPhys.82.3045.
9. Qi X.-L., Hughes T.L., Zhang Sh.-Ch. Topological field theory of time-reversal invariant insulators // Phys. Rev. B. – 2008. – V. 78, No 19. – Art. 195424, P. 1–43. – doi: 10.1103/PhysRevB.78.195424.
10. Karch A. Surface plasmons and topological insulators // Phys. Rev. B. – 2011. – V. 83, No 24. – Art. 245432, P. 1–5. – doi: 10.1103/PhysRevB.83.245432.
11. Ляшко Е.И., Маймистов А.И. Поверхностные волны на границе раздела диэлектрика и топологического изолятора // Оптика и спектроскопия. – 2016. – T. 121, № 4. – C. 671–679.
Поступила в редакцию
09.11.17
Маймистов Андрей Иванович, доктор физико-математических наук, профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Каширское шоссе, д. 18, г. Москва, 115409, Россия
E-mail: aimaimistov@gmail.com
Ляшко Екатерина Ивановна, аспирант
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Каширское шоссе, д. 18, г. Москва, 115409, Россия
E-mail: ostroukhova.ei@gmail.com
Для цитирования: Маймистов А.И., Ляшко Е.И. Особенности волноводов из гиперболических метаматериалов и топологических изоляторов // Учен. зап. Казан. ун-та. Сер. Физ.-матем. науки. – 2018. – Т. 160, кн. 1. – С. 17–24.
For citation: Maimistov A.I., Lyashko E.I. The features of waveguides from hyperbolic metamaterials and topological insulators. Uchenye Zapiski Kazanskogo Universiteta. Seriya Fiziko-Matematicheskie Nauki, 2018, vol. 160, no. 1, pp. 17–24. (In Russian)
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
