خواص اپتیکی ساختارهای لایه ای شامل متامواد

در این رساله خواص اپتیکی ساختارهای لایه ای شامل متامواد مطالعه شده است. متامواد چپگرد موادی مصنوعی هستند که ضرایب گذردهی الکتریکی و تراوایی مغناطیسی آنها به طور همزمان منفی بوده و دارای ضریب شکست منفی هستند. در متامواد تک منفی ، فقط یکی از ضرایب گذردهی الکتریکی یا تراوایی مغناطیسی منفی می باشد. این مواد به دو صورت اپسیلون-منفی و مو-منفی وجود دارند. ابتدا بلور فوتونی یک بعدی را در نظر گرفتیم که یک باریکه گاوسی از یک محیط چپگرد تحت زاویه تابش معلومی به آن می تابد. تاثیر نقص ساختاری و اتلاف لایه متاماده چپگرد را بر جابجایی گوس-هانچن بررسی کردیم. نشان دادیم که در این ساختار امکان تحریک دو نوع موج جایگزیده وجود دارد. در نوع اول امواج در فصل مشترک بلور فوتونی و لایه چپگرد جایگزیده می شوند اما در نوع دوم موسوم به امواج جایگزیده نقص، امواج در نقص ساختاری جایگزیده می شوند. با تحریک موج جایگزیده نقص جابجایی گوس-هانچن مثبت و منفی را مشاهده کردیم. همچنین مطالعات ما نشان داد که با افزایش اتلاف در لایه متاماده چپگرد جابجایی گوس-هانچن کاهش می یابد. در مرحله بعد یک بلور فوتونی چپگرد متشکل از لایه هایی با مواد راستگرد و چپگرد را در نظر گرفته و امکان تشکیل امواج سطحی را مطالعه نمودیم. نشان دادیم که برانگیختگی امواج سطحی پیشرو و پسرو در فصل مشترک لایه هوا و بلور فوتونی چپگرد منجر به پیدایش جابجایی گوس-هانچن عظیم برای پرتو گاوسی می شود. محاسبات نشان داد که جابجایی های گوس-هانچن بسته به زاویه تابش پرتو فرودی ممکن است مثبت یا منفی باشند. در پایان امکان وجود جابجایی گوس-هانچن در بلور فوتونی متشکل از لایه های تک منفی را بررسی کردیم. در ساختار مورد مطالعه فقط امواج سطحی پیشرو (پسرو) در فصل مشترک هوا (متاماده چپگرد) و بلور فوتونی تک منفی مشاهده شد که تحریک این امواج منجر به جابجایی عظیم گوس-هانچن مثبت (منفی) می شود. همچنین با در نظر گرفتن نقص ساختاری در این بلور ملاحظه می شود که میزان جابجایی گوس-هانچن کاهش می یابد. مطالعه تاثیر اتلاف موجود در لایه های اپسیلون-منفی نشان می دهد که با افزایش اتلاف جابجایی گوس-هانچن منفی به مقادیر مثبت تغییر می یابد.