Электромагнитные волны в метаматериалах, помещенных в магнитное поле

1 / 9

DOI: 10.18698/1812-3368-2016-1-36-44
УДК 535.32
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ В МЕТАМАТЕРИАЛАХ,
ПОМЕЩЕННЫХ В МАГНИТНОЕ ПОЛЕ
В.С. Горелик1,2 , А.Ю. Пятышев2
1Физический институт им. П.Н. Лебедева, Москва, Российская Федерация
e-mail:
2МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация
Приведены результаты теоретического анализа оптических свойств метама-
териалов, помещенных в однородное магнитное поле. Получены выражения
для дисперсионных кривых электромагнитных волн метаматериалов с учетом
взаимодействия электромагнитного излучения с аксионными волнами, харак-
теризующимися псевдоскалярной поляризацией. Показано, что в спектральной
области, соответствующей отрицательному показателю преломления, при-
сутствует запрещенная зона, спектральная ширина которой сравнима с энер-
гией покоя аксионов. Вблизи краев фотон-аксионной зоны предсказано аномаль-
ное уменьшение групповой скорости электромагнитных и аксионных волн, при-
водящее к повышению эффективности процессов фотон-аксионной конверсии.
Ключевые слова: электромагнитные волны, метаматериал, фотон, аксион, кон-
версия.
ELECTROMAGNETIC WAVES IN METAMАTERIALS PLACED
IN THE MAGNETIC FIELD
V.S. Gorelik1,2 , . Pyatyshev2
1Lebedev Physical Institute, Russian Academy of Sciences, Moscow,
Russian Federation
e-mail:
2Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russian Federation
In this paper the results of theoretical investigations of optical metamaterials placed
in an uniform magnetic field are presented. The equations of electromagnetic
dispersion curves for metamaterials have been obtained taking into account
interaction between electromagnetic emission and axion waves having pseudoscalar
polarization. It is shown that there is a band-gap having the spectral width compared
with the axion rest energy in the spectral region corresponding to the optical negative
index. Near the boundaries of photon-axion zone an abnormal decrease in group
velocity of electromagnetic and axion waves improving the photon-axion conversion
is predicted.
Keywords: electromagnetic waves, metamaterial, photon, axion, conversion.
Одно из важных направлений, сформировавшихся в последние го-
ды, — исследование свойств метаматериалов и фотонных кристаллов
[1–4]. Характерным свойством метаматериалов является присутствие
в их спектре области отрицательного преломления [1, 2, 5]. Электро-
магнитные волны при попадании в метаматериал из вакуума в спек-
тральной области отрицательного преломления характеризуются про-
тивоположными направлениями фазовой и групповой скорости. При
36 ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2016. № 1