р ОСилину Федеральне державне унітарне підприємство НВП «Исток» Вокзальна 2а, м Фрязіно, 141190, Росія факс: (095) 9749013, e-mail: istkor@elnetmskru

Анотація – Дан огляд властивостей електромагнітних хвиль в штучних періодичних структурах Властивості описані на основі аналогії з хвилями де-Бройля в кристалах Вказані можливі їх застосування: інтегральні схеми, електронні прилади (підсилювачі, генератори) оптичного діапазону Особливу увагу приділено кристалам з незвичайними квазіоптичного властивостями

I                                        Введення

Для опису електромагнітних хвиль в періодичних структурах зручно використовувати їх аналогію з хвилями де-Бройля у фізиці твердого тіла (див табл1)

Аналогія хвиль да Бройля і електромагнітних

Хвилі де-Бройля

Електромагнітні хвилі

Енергія електрона, Е = ϋω

Частота ω

Квазіімпульс р

Хвильовий вектор β

Швидкість електрона Ve = gradpro

Групова швидкість хвилі Vr = gradpro, рівна швидкості перенесення енергії

Дисперсионная характеристика Е (р)

Дисперсионная характеристика ω (Ρ)

Енергетична зона

Смуга пропускання

Заборонена зона

Смуга непропусканія

Ізоенергетичних поверхню

Ізочастота

Домішкові або поверхневі рівні

Локальні коливання

На основі штучних кристалів можна робити резонатори, лінії передачі, фільтри, подільники сигналів та інші радіотехнічні пристрої Для цього використовуються неоднорідності, що створюють локальні коливання, аналогічні домішковим рівням у твердому тілі Неоднорідність в точці дозволяє зробити резонатор, а неоднорідність вздовж лінії – волноведущей тракт та інші радіотехнічні пристрої

Один з напрямів у науці про штучних середовищах полягає у вивченні законів заломлення і відбиття хвиль на їх межах, а також – у пошуку середовищ, в яких ці хвилі поводяться незвично Так, наприклад, в [1] показано, що в середовищах, в яких групова і фазова швидкості хвилі протилежні за напрямком, промінь, падаючий з вільного простору, откпоняется в протилежну сторону, ніж зазвичай З Відтоді з дослідження середовищ з незвичайними законами заломлення і віддзеркалення зявилася велика кількість робіт [3 – 6] В основному такі дослідження велися на прикладах середовищ, провідних хвилі в двох вимірах Це двумерно періодичні структури з металевих елементів], це плівки фериту, в яких поширюються магнітостатіческіе хвилі Незвичайними виявляються закони заломлення і відбиття хвиль в плазмі [7, 8]

Інформацію про хід променів в середовищах можна одержати, розглядаючи тензори діелектричної ε та магнітної μ проницаемостей [7-8] Такий підхід застосуємо, коли період структури малий у порівнянні з довжиною хвилі в середовищі, бо відповідні тензори вимагають усереднення поля Більш зручним, наочним і справедливим при будь-яких довжинах хвиль представляється метод, що використовує ізочастоти, тобто поверхні, на яких закінчується хвильовий вектор при всіляких напрямках хвиль на фіксованій частоті Їх можна побудувати як на підставі тензорів ε і μ, так і в результаті електродинамічного розрахунку, не вдаючись до усереднення поля

Використання аналогії властивостей хвиль де Бройля в кристалах і електромагнітних хвиль в періодичних структурах привело до виявлення ряду цікавих фізичних явищ, невідомих раніше в кпассіческой оптиці Опису цих явищ присвячений цей огляд

Розрізняємо прямі і зворотні хвилі Прямими називаємо хвилі, у яких кут Θ між напрямками фазової і групової швидкістю не перевищує π / 2 (| θ | <