Эволюция электромагнитных пучков в сложных средах и метаматериалах : автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук : 01.04.02 : 16.05.2014 / Новицкий Андрей Викторович; Институт физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси

Abstract

Целью диссертации является установление закономерностей распространения сложных поляризованных электромагнитных пучков в бианизотропных средах и метаматериалах. Методом исследования является метод эволюционных операторов, обобщенный на криволинейные системы координат. Операторный метод применим для эффективного расчета многослойных гироанизотропных систем с пространственно-распределенными материальными параметрами. В диссертационной работе получены следующие новые результаты: операторный метод обобщен для применения к сферически-симметричным объектам, произвольные электромагнитные пучки в сложных средах описаны с помощью разложения по элементарным цилиндрическим волнам, обнаружен эффект обращения вектора Пойнтинга для непараксиальных бесселевых пучков, найдены условия преобразования порядка бесселева пучка при его прохождении через многослойную среду, предложен метод описания пространственной эволюции непараксиального пучка Эйри, введено понятие об оптических динамических системах и проанализированы особые точки вектора Пойнтинга, предсказан эффект тянущих оптических сил с помощью непараксиального бесселева пучка, разработана микроскопическая модель вычисления эффективных материальных параметров метаматериала, объяснено усиление электрического поля в наноразмерной металлической щели под действием терагерцового излучения, предложена модель терагерцового модулятора, развита полевая теория трансформационной оптики, найдены оптимальные характеристики неидеальных маскирующих устройств в трансформационной оптике. Полученные результаты могут быть применены в теоретической физике, оптике, радиофизике при чтении специальных курсов, при разработке новых устройств связи (волновые пучки, терагерцовый модулятор), новых материалов (метаматериалы, трансформационная оптика), новых методов управления динамикой микро- и нано-объектов (эффект тянущих сил). Предлагаемые теории уже использовались в экспериментах с планарными киральными метаматериалами, плазмонными пучками Эйри, световыми пучками для проверки эффекта тянущей силы.