电磁波在被左手介质调制的多层结构中传播的动力学行为

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本文利用传递矩阵方法对电磁波在一维平面运动的半无限大平面介质,单层薄膜,和介质空气周期交替出现的多层膜结构中的传播特性进行了研究。对左手和右手两种材料组成的介质进行了比较分析,获得了下面两方面的研究结果:   (1)当介质沿垂直于电磁波入射方向运动(())时,若介质速度达到光速c,无论是左手介质还是右手介质都会形成电磁波传播的完美阻碍墙,使电磁波的反射系数达到1。当介质平行于电磁波入射方向运动(())时,若迎着电磁波传播方向运动(vz>0),反射系数会出现一个大于1的峰值,说明介质中储存的场能量转移到反射电磁波里。当介质背离电磁波方向运动(vz<0),相比右手介质,左手介质会出现一个禁带。对于左手介质调制的一维多层膜结构,静止时,除了高频处由于Bragg散射产生的禁带以外,会在低频处产生一个新的禁带,当多层膜结构运动后,由于介质内部的各向异性,会在该禁带内产生一个共振模。   (2)对于运动的介质,无论是左手介质还是右手介质,均能产生磁光效应(克尔效应)。由于介质的运动引发了介质内部的各向异性,使得入射平面偏振波的偏振面经介质反射后发生偏转,定义一个极化偏转角。当薄膜平行于电磁波入射方向运动(())时,对左手介质和右手介质极化偏转角都会出现一个峰值。运动的多层膜结构引发的克尔效应与单层薄膜的情况类似。
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