Sew ning asosiy xossalari, maydonlarning tuzilishi va taqsimlanishi, mavjudlik shartlari, dispersiya munosabati

Translated from Russian to Uzbek - www.onlinedoctranslator.com

Ma'ruza -16

SEW ning asosiy xossalari, maydonlarning tuzilishi va taqsimlanishi, mavjudlik shartlari, dispersiya munosabati
Reja:

1. 
   SEW ning asosiy xossalari, maydonlarning tuzilishi va taqsimlanishi, mavjudlik shartlari, dispersiya munosabati
   

Adabiyot:

1. 
   M.N.Libenson va boshqalar.Lazer nurlanishining moddalar bilan o'zaro ta'siri (Power Optics). Ma'ruza matnlari, ed. V.P.Veyko. 1-qism - Lazer nurlanishining moddada yutilishi. ITMO. SPETb., 2008, p. 113.
   

SEW ning asosiy xossalari, maydonlarning tuzilishi va taqsimlanishi, mavjudlik shartlari, dispersiya munosabati

Yuzaki elektromagnit to'lqinlaryoki sirt polaritonlari ikkita o'xshash bo'lmagan muhitlar orasidagi interfeys bo'ylab tarqaladigan va ikkalasida bir vaqtning o'zida mavjud bo'lgan to'lqinlar deb ataladi. Ushbu to'lqinlar tomonidan olib boriladigan maydonlar sirt yaqinida joylashgan va uning ikkala tomonida parchalanadi. Ommaviy, sof ko'ndalang elektromagnit to'lqinlardan farqli o'laroq, SEWlar qisman TM tipidagi uzunlamasına to'lqinlardir. Qizig'i shundaki, rasmiy nuqtai nazardan, SEW standart chegara shartlari bilan oddiy to'lqin tenglamalari bilan tavsiflanadi, ammo ular uchun maxsus echimdir.
Oddiy va ayni paytda muhim namunaviy holatda, SEW ikkita bir hil izotropik yo'qotishsiz muhitning tekis chegarasida ko'rib chiqiladi, ulardan biri dielektrikdir ( e1 = n₁₂) va ikkinchisi - sirt faol muhit deb ataladigan, unda e 2 < 0 , va e ₂> e1 . Model sistemasi uchun Maksvell tenglamalarining yechimini izlasak:
(16.1)
standart chegara shartlari bilan: elektr va magnit maydonlarining tangensial komponentlarining uzluksizligi va ommaviy axborot vositalari orasidagi interfeysdan o'tayotganda induksiyalarning normal komponentlari (tekisligi z \u003d 0, 16.1-rasm):
(16.2)
keyin 1907 yilda A. Sommerfeld tomonidan ko'rsatilgandek, sirt bo'ylab harakatlanadigan to'lqin ko'rinishidagi bog'langan yechim faqat TM rejimi uchun mavjud. Agar koordinata o'qlari rasmda ko'rsatilganidek joylashtirilgan bo'lsa. 16.1, keyin


Guruch. 16.1. Yuzaki elektromagnit to'lqinlar: a - x o'qi yo'nalishi bo'yicha sirt bo'ylab harakatlanadigan SEWdagi elektr va magnit vektorlarning yo'nalishi; b - tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar tekislikda SEWda maydonlarni taqsimlash. 1 - komponentlar uchun Ex vaHy= H , da o'zgaradiz= 0doimiy; 2 - komponent uchun E z , z = 0 da sakrashni boshdan kechirish
Bunday TM-SEW - bu bir xil bo'lmagan, qisman uzunlamasına to'lqin bo'lib, unda elektr va magnit maydonlarning har bir komponenti U chastotada taqsimlanadi.ōx o'qi bo'ylab harakatlanadigan tekislikda SEW shaklga ega
(16.3)
qayerda U aamplitudasi, k1 > 0 va k2 > 0 1 va 2 muhitdagi SEW damping koeffitsientlari;t- vaqt. (+) belgisi 1-muhitga (z ≤ 0), (-) belgisi esa 2-sirt faol muhitga ishora qiladi (z ≥ 0, 16.1b-rasm).
Elektr vektor E ikkita komponentga ega (16.1a-rasm): Ex– SEW to‘lqin vektori bo‘ylab, kS va Ez- sirtga perpendikulyar; magnit vektor Hr to'lqin tarqalish yo'nalishiga perpendikulyar va sirt tekisligida yotadi.
Ijobiy koeffitsientlar, k1 , k2 va to'lqin soni o'rtasidagi bog'liqlik kSchegara shartlaridan va Maksvell tenglamalari tizimi kichraytirilgan to'lqin tenglamasidan aniqlanadi va tengliklardan topiladi:
(16.4)

Bu TM–SEW ko‘rinishidagi chegaralangan (z → ±∞ kabi) yechim faqat quyidagi hollarda mavjud bo‘lishini bildiradi. e1 va e2 turli belgilarga ega. (6.4) dan ham shunday kelib chiqadi
(16,5)
SEW tarqalish konstantasi kSyorug'likning to'lqin sonidan farq qiladi -yorug'likning vakuumdagi tezligi) va ikkala muhitning o'tkazuvchanligi orqali chastotaga bog'liq. Dispersiyaga bog'liqlik deb ataladigan narsa sirt polaritonlarining xususiyatlarini tavsiflaydi va, xususan, ularning faza va guruh tezligini aniqlaydi.
Yana bir muhim SEW parametri qatlam qalinligi l1,2 = bitta/1 va 2 muhitlarning har biri orqali to'lqin energiyasi uzatiladigan k1,2, shuningdek, ularning o'tkazuvchanligiga va shuning uchun yorug'lik chastotasiga bog'liq.
(16,6)
H magnit vektorining berilgan amplitudasi uchun qolgan komponentlarning amplitudalari
(16,7)
- o'rtacha chastota bilan chegaralangan dielektrik o'tkazuvchanlik ō . Biroq, elektr komponenti E x magnit vektorga nisbatan 90° ga siljigan va E1z– 180°.
Agar biz SEW energiya yo'qotishlarini uning sirt bo'ylab tarqalishida ahamiyatsiz darajada kichik deb hisoblasak, u holda parametrlar kS , k1 va k2 haqiqiy musbat sonlar bo'lishi kerak. Keyin (16.5) va (16.6) formulalardan kelib chiqadiki, SEWlar faqat turli belgilarning o'tkazuvchanligi bo'lgan muhitlar orasidagi interfeyslar bo'ylab mavjud bo'lishi va tarqalishi mumkin. Agar, masalan, 1 o'rtada e1> 0 bo'lsa, u holda 2 muhitning o'tkazuvchanligi (yoki jiddiyroq hisobga olsak, uning haqiqiy qismi Re e2 ) manfiy bo'lishi kerak va

Bunday muhit sirt faol muhit (SAS) deb ataladi va Ree bo'lgan chastota diapazoni2(ō) < 0, anomal dispersiya hududi. Quyida biz bunday muhitlarga misollar keltiramiz.
(16.5) va (16.6) munosabatlaridan kelib chiqadigan yana bir muhim xulosa shuki, qo'shni muhitda SEW amortizatsiyasi tarqalmaydi. Bu energiya yo'qotishlari bilan bog'liq emas, chunki u ularda yutilish bo'lmaganda ham mavjud (Imé1,2=0). Bunday holda, zaiflashuv to'lqin maydonining ommaviy axborot vositalarining asosiy qismidan interfeysga samarali "siljishi" bilan izohlanadi. (16.8) dan ham shunday kelib chiqadi
(16,9)
Oxirgi tengsizlik shuni anglatadiki, SEW energiyasi asosan sirt faol bo'lmagan muhitda 1 (e1> 0) to'plangan va asosan to'lqin tarqalish yo'nalishi bo'ylab uzatiladi. k͠S. Shu bilan birga, elektr vektorining uzunlamasına komponenti tufayli E͠xSEWdagi energiya bir muhitdan ikkinchisiga navbat bilan sirt orqali aylanadi. Yo'qotishlarning mavjudligi (masalan, 2-o'rta muhitda yutilish yoki qo'pol chegarada tarqalish), shuningdek, adsorbsiyalangan qatlamlar va sirtdagi yupqa plyonkalar to'lqin uzunligining cheklanishiga olib keladi. ly birga k͠S.
Odatda, optikada SEW bilan sirt faol muhitning havo bilan chegarasida ishlanadi ( e1 = 1) yoki boshqa shaffof dielektrik. Keyinchalik (6.8) tengsizliklar erkin tashuvchilarning yuqori konsentratsiyasiga ega bo'lgan metallar va qo'shilgan yarimo'tkazgichlar uchun qondiriladi, bunda o'tkazuvchanlikning anomal dispersiyasi hududi butun IQ va ko'rinadigan (metalllar uchun) chastota diapazonini qamrab oladi. SEWlar, shuningdek, yarimo'tkazgichlar va dielektriklar yuzasida o'rta IQ diapazonida, bo'ylama va ko'ndalang optik fononlarning chastotalari orasidagi intervalda qo'zg'atilishi mumkin, bu erda anomal dispersiya nurning panjara bilan bevosita o'zaro ta'siri bilan bog'liq. Tegishli SEWlar sirt fonon polaritonlari deb ham ataladi. Yarimo'tkazgichlarda qo'zg'alish yutilish hududida SEWlar ham mavjud.