電磁波在旋電介質中傳播特性的研究.pdf

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

2、的TM波與各向同性介質中相比的獨特之處，為以后的研究奠定基礎。 ⑵研究了電磁波在旋電介質表面的傳播特性。針對旋電介質與各向同性介質的分界面，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——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的坡印廷矢量進行了研究。得出表面波的存在取決于介質的參數(shù)、工作頻率以及光軸的方向，另外，得到了在各向同性介質和旋電介質中出現(xiàn)反向波的條件。 ⑶

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

4、推導了電磁波從各向同性介質入射到旋電介質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條兩側產生的Goos-Hanchen側位移。本文發(fā)現(xiàn)在TM入射波情況下，即使是無損的介質和對稱結構情況下，透射波的側位移與反射波的側位移也不相等。而且，在選定的頻帶范圍內，當入射角度接近布儒斯特角時，反射波在實現(xiàn)數(shù)值較大且可正可負的側位移的同時，還可以有相對較大的反射率。 ⑸研究了基于旋電介質的可調TE/TM波分離器的設計。根據(jù)TE和TM