Исследование и разработка электро- и магнитоактивных устройств управления излучением на основе волноводных, фотонно-кристаллических и решеточных структур

На основе компьютерного моделирования исследованы квадратные решетки магнитных диполей с кубической кристаллографической анизотропией. Выявлены условия реализации произвольных ориентационных конфигураций решеток, каждая из которых характеризуется определенным откликом на воздействие внешнего магнитного импульса, а также устанавливаемым режимом колебаний суммарного магнитного момента под действием переменного поля. Обнаружены регулярные колебательные режимы с удвоенной частотой, квазипериодические и хаотические режимы. Исследована зависимость отклика систем от параметров импульса магнитного поля.Для плоских решеток магнитных наночастиц, обладающих кубической кристаллографической анизотропией, изучен отклик системы на импульс внешнего магнитного поля вблизи границы устойчивого равновесия. Выявлены условия, при которых имеет место распространение колебаний магнитных моментов от отдельных диполей на всю систему, в результате чего реализуется отклик решетки, значительно больший по продолжительности внешнего импульса, с амплитудой, относительно слабо зависящей от начальных условий и параметров внешнего поля. Рассмотрены процессы, при которых действие импульса приводит к переориентации только отдельных диполей решетки. Для плоских решеток магнитных нанодиполей, обладающих кубической кристаллографической анизотропией, рассмотрены процессы квазистатического и динамического перемагничивания. Для различных равновесных конфигураций решеток определен отклик суммарного магнитного момента на импульс магнитного поля при различных длительности и поляризации. Наряду с плоскостными конфигурациями магнитных моментов, рассмотрены конфигурации с одним и двумя диполями, ориентированными перпендикулярно плоскости решеток. В приближении мелкослоистой среды получены выражения эффективной диэлектрической проницаемости периодической структуры полупроводник - диэлектрик со слоями полупроводника как электронного, так и дырочного типов. Для управляемой внешним магнитным полем волны ТМ-типа получены дисперсионные зависимости с учетом различных направлений распространения волны по отношению к оси периодичности структуры, и выявлены особенности спектра прохождения волны через слой мелкослоистой среды конечной толщины при различных соотношениях толщин слоев в периоде структуры. Исследованы особенности пропускания электромагнитных волн периодической брэгговской структурой полупроводник - диэлектрик, содержащей конечное число периодов. Для структуры со слоями полупроводника дырочного типа в отсутствие поглощения проанализированы зависимости фотонного спектра и спектра коэффициента прохождения от внешнего магнитного поля. Показано, что с ростом магнитного поля наблюдаются значительное сужение зон пропускания и уширение запрещенных зон, а также формирование новых запрещенных зон в резонансной области. При увеличении угла падения излучения границы всех запрещенных и разрешенных зон смещаются в область более высоких частот. На основе компьютерного моделирования изучены особенности распространения волноводных ТЕ-мод в планарной структуре, состоящей из набора чередующихся слоев диэлектрика и графена. В рамках приближения эффективной среды получены дисперсионные соотношения для симметричных и антисимметричных волноводных мод, и определены частотные области их существования. Установлены распределения волнового поля по структуре, частотные зависимости константы распространения и поперечного компонента волновых векторов, групповой и фазовой скоростей волноводных мод, и показано влияние доли графена в структуре на поведение волноводных мод.Рассмотрено туннелирование нормально падающей электромагнитной волны через двухслойную структуру, состоящую из слоя феррита и прилегающего к нему слоя с отрицательной диэлектрической проницаемостью. Слой феррита поперечно намагничен внешним магнитным полем, отвечающим области отрицательных значений эффективной магнитной проницаемости. Показано, что можно в широких пределах управлять пропускающей способностью структуры за счет изменения внешнего магнитного поля.