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

В 2019 году проведены исследования: – Методами компьютерного моделирования исследован отклик магнитного момента изолированной наночастицы, обладающей одноосной анизотропией, и составленной из наночастиц плоской решетки на гауссов импульс магнитного поля. Исследовано влияние на прецессионную динамику отклика величины анизотропии и параметров импульса поля. Выявлена периодическая зависимость от длительности импульса продолжительности отклика и конечной ориентации магнитных моментов. Для решетки, состоящей из различных типов наночастиц, показана возможность более чем двукратного (относительно числа типов наночастиц) увеличения числа конечных конфигураций решетки, реализуемых в результате импульсного перемагничивания.– Исследован отклик однородных и бинарных плоских решеток магнитных наночастиц с одноосной анизотропией на действие короткого гауссова импульса магнитного поля. Выявлена и проанализирована периодическая зависимость от длительности импульса и его пикового значения продолжительности отклика и конечной ориентации магнитных моментов. Показана возможность импульсного перемагничивания как всей решетки, так и отдельных ее частей при выборе состава решетки, а также параметров подмагничивающего поля и импульса. – Исследован отклик магнитного момента магнито-одноосной наночастицы и плоской решетки наночастиц на действие короткого импульса магнитного поля при наличии его модуляции. Исследовано влияние на процессы перемагничивания слабого подмагничивающего поля и отклонения поля импульса от поперечной ориентации. Показано, что влияние диполь-дипольного взаимодействия приводит к модуляции отклика на импульсное воздействие.– Исследована динамика отклика магнитного момента двух противоположно-ориентированных наночастиц, отличающихся величиной одноосной анизотропии, на действие короткого гауссова импульса магнитного поля. Установлена зависимость продолжительности отклика от параметров импульса. Показано, что при подборе продолжительности и/или амплитуды импульса возможно перемагничивание только одного или только другого диполя (при этом магнитный момент системы меняется с 0 на 2), либо перемагничивание обоих диполей (магнитный момент сохраняется). Выявлено влияние на перемагничивание диполь-дипольного взаимодействия.– Исследуются дисперсионные свойства первых волноводных мод в диэлектрической пленке с обкладками из графена при различных значениях его химического потенциала. Рассмотрено управление фазовой и групповой скоростью первой волноводной моды. Обнаружены спектральные интервалы, в которых наблюдается малая фазовая и отрицательная групповая скорость волноводных мод. Показано, что их дисперсионные характеристики могут перестраиваться с помощью внешнего электрического поля.– Исследуются режимы распространения направленных волн ТМ и ТЕ поляризации вдоль границы раздела диэлектрика и мелкослоистой среды «феррит-графен» плазмон-поляритонного типа. На основе длинноволнового приближения получены выражения для эффективных диэлектрической и магнитной проницаемостей слоистой среды, с учетом которых получены дисперсионные соотношения для указанных типов волн и построены частотные зависимости действительной и мнимой части константы распространения. Выявлены частотные области, где волны являются поверхностными, а где излучательными. – Исследуются дисперсионные свойства поверхностных плазмон-поляритонов в полупроводниковой пленке с обкладками из графена в области дальнего инфракрасного излучения, а также возможность управления режимами распространения за счет изменения химического потенциала на одной или обеих обкладках. Получены и проанализированы дисперсионные соотношения для волн ТЕ и ТМ поляризаций, построены распределения по структуре волнового поля и энергетических потоков. Обнаружены спектральные интервалы, в которых групповая скорость поверхностных волн отрицательна.– Исследуется падение двух встречных когерентных волн на противоположные поверхности планарной слоисто-периодической структуры графен−диэлектрик. В длинноволновом приближении показано, что за счет изменения разности фаз падающих на структуру волн возможно управление интенсивностью уходящих волн и поглощением излучения в структуре. В терагерцевой частотной области имеются близкие к оптимальным условия для реализации эффекта модуляции интенсивности, а в ближнем ИК и видимом диапазонах возможна модуляция поглощательной способности структуры.– Исследованы особенности спектров пропускания одномерного фотонного кристалла, у которого диэлектрическая проницаемость одного из двух слоев в периоде структуры во много раз больше проницаемости другого. Рассмотрены спектры конечной бездефектной структуры, структуры с дефектом инверсии и симметричной микрорезонаторной структуры. Показана возможность управления шириной фотонной запрещенной зоны с помощью электрического поля, а также достижения очень узкой спектральной линии дефектной моды и сверхвысокой степени локализации излучения на дефекте.