Dispersion Properties of Surface Polaritons in the Ferrite/Semiconductor Metamaterial in the Magnetic Field

Abstract

У роботі досліджуються дисперсійні властивості поверхневих електромагнітних хвиль на планарній границі розділу однорідного середовища (вакууму) і шарувато-періодичної структури, що складається з шарів фериту і напівпровідника, що поміщена у зовнішнє магнітне поле. Дана структура розглянута в субмікрохвильовому наближенні. Для опису діелектричних і магнітних властивостей даного матеріалу була застосована теорія ефективного середовища. Параметри матеріалу були описані ефективними компонентами тензора діелектричної і магнітної проникності. Встановлено, що в певному діапазоні частот і величин зовнішніх магнітних полів в подібній структурі можливе поширення поверхневих електромагнітних хвиль, як ТМ, так і ТЕ поляризації. За рахунок специфіки структури можливе ефективне управління параметрами поверхневих хвиль.

В работе исследуются дисперсионные свойства поверхностных электромагнитных волн на плоской границе раздела однородной среды (вакуума) и слоисто-периодической структуры, состоящей из слоев феррита и полупроводника, помещенной во внешнее магнитное поле. Данная структура рассмотрена в субмикроволновом приближении. Для описания диэлектрических и магнитных свойств данного материала была применена теория эффективной среды. Параметры материала были описаны эффективными компонентами тензорами диэлектрической и магнитной проницаемости. Установлено, что в определенном диапазоне частот и величин внешних магнитных полей, в подобной структуре возможно распространение поверхностных электромагнитных волн, как ТМ, так и ТЕ поляризации. За счет специфики структуры возможно эффективное управление параметрами поверхностных волн.

In the given paper, the dispersion properties of surface electromagnetic waves at a plane interface between a homogeneous medium (vacuum) and a layered periodical structure, consisting of alternating layers of ferrite and a semiconductor, placed in an external magnetic field are studied. This structure is considered in the subwavelength approximation. To describe the dielectric and magnetic properties of the material under consideration, the effective medium theory has been applied. The material parameters have been described by means of effective components of the permittivity and permeability. It was found that in a certain range of frequencies and magnitudes of external magnetic fields, in such a structure the existence of surface electromagnetic waves occur, both TM and TE polarized. Due to the peculiarities of the structure under consideration it is possible to effectively control the parameters of surface waves.