Аналитический метод исследования поведения оптической волны в нелинейной среде с периодически расположенными нанопленками

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель настоящего исследования — построение аналитической модели поведения гармонической волны в нелинейной оптической среде с периодически расположенными нанопленками. Методы. Представлен модернизированный метод негладкого преобразования аргумента для исключения функций Дирака в правой части нелинейного неоднородного дифференциального уравнения, описывающего поведение линейно поляризованной волны в нелинейной среде с периодически расположенными проводящими нанопленками. Для нахождения приближенного аналитического решения также использовались методы малого параметра, в частности метод усреднения. Результаты. Построена полностью аналитическая модель поведения линейно поляризованной гармонической волны в нелинейной оптической среде с периодически расположенными проводящими нанопленками. Заключение. Построена математическая модель распространения линейно поляризованной гармонической волны в нелинейной оптической среде с периодически расположенными проводящими нанопленками, основанная на методе негладкого преобразования аргумента. Модель является полностью аналитической, все выражения получены непосредственно из уравнений Максвелла путем тождественных преобразований. Границы ее применимости определяются границами применения волновой теории света.

Об авторах

Светлана Анатольевна Волкова

Астраханский государственный технический университет

Россия, 414056 Астрахань, ул. Татищева, стр. 16/1

Константин Анатольевич Вытовтов

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Профсоюзная 65

Елизавета Александровна Барабанова

Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН

Профсоюзная 65

Сергей Анатольевич Хахомов

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины

ORCID iD: 0000-0001-7068-7061
Scopus Author ID: 14419987900
Республика Беларусь, 212027 Могилев, пр-т Шмидта, 3

Дмитрий Леонидович Коваленко

Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины

Республика Беларусь, 212027 Могилев, пр-т Шмидта, 3

Михаил Германович Иванов

Национальный исследовательский университет "Московский энергетический институт" (НИУ "МЭИ")

Москва, Красноказарменная ул. , д.14

Список литературы

  1. Бриллюэн Л., Пароди М. Распространение волн в периодических структурах. М.: Издательство иностранной литературы, 1959. 457 с.
  2. Yeh P. Optical Waves in Layered Media. New York: John Wiley & Sons, 1988. 416 p.
  3. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 719 с.
  4. Vytovtov K. A., Bulgakov A. A. Analytical investigation method for electrodynamics properties of periodic structures with magnetic layers // Telecommunications and Radio Engineering. 2006. Vol. 65, no. 11–15. P. 1307–1321. doi: 10.1615/TelecomRadEng.v65.i14.60.
  5. Vytovtov K. A. Analytical investigation of stratified isotropic media // Journal of the Optical Society of America A. 2005. Vol. 22, no. 4. P. 689–696. doi: 10.1364/JOSAA.22.000689.
  6. Kaur S., Saini D., Sappal A. Band gap simulations of one-dimensional photonic crystal // International Journal of Advanced Research in Computer Science and Electronics Engineering. 2012. Vol. 1, no. 2. P. 161–165.
  7. Zhu X., Zhang Y., Chandra D., Cheng S.-C., Kikkawa J. M., Yang S. Two-dimensional photonic crystals with anisotropic unit cells imprinted from PDMS membranes under elastic deformation // Proc. SPIE. 2009. Vol. 7223. P. 72231C. doi: 10.1117/12.809275.
  8. Luan P.-G., Ye Z. Two dimensional photonic crystals // arXiv:cond-mat/0105428. arXiv Preprint, 2001. doi: 10.48550/arXiv.cond-mat/0105428.
  9. Chutinan A., Noda S. Highly confined waveguides and waveguide bends in three-dimensional photonic crystal // Appl. Phys. Lett. 1999. Vol. 75, no. 24. P. 3739–3741. doi: 10.1063/1.125441.
  10. Prasad T., Colvin V., Mittleman D. Superprism phenomenon in three-dimensional macroporous polymer photonic crystals // Phys. Rev. B. 2003. Vol. 67, no. 16. P. 165103. DOI: 10.1103/ PhysRevB.67.165103.
  11. Gupta S. D. Nonlinear optics of stratified media // In: Wolf E. (ed.) Progress in Optics. Vol. 38. Amsterdam: Elsevier, 1998. P. 1–84. doi: 10.1016/S0079-6638(08)70349-4.
  12. Shen Y. R. The Principles of Nonlinear Optics. Chichester: Wiley, 1984. 576 p.
  13. Panasyuk G. Y., Schotland J. C., Markel V. A. Quantum theory of the electromagnetic response of metal nanofilms // Phys. Rev. B. 2011. Vol. 84, no. 15. P. 155460. doi: 10.1103/PhysRevB. 84.155460.
  14. Антонец И. В., Котов Л. Н., Некипелов С. В., Карпушов Е. Н. Проводящие и отражающие свойства тонких металлических пленок // Журнал технической физики. 2004. Т. 74, № 11. С. 102–106.
  15. Andreev A. V., Postnov S. S. Metallic nanofilms optical response description based on self-consistent theory // Journal of Physics: Conference Series. 2008. Vol. 129. P. 012046. doi: 10.1088/1742- 6596/129/1/012046.
  16. Матвеев В. А., Плешанов Н. К., Геращенко О. В., Байрамуков В.Ю. Комплексное исследование нанопленок титана, полученных методом магнетронного напыления // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2014. № 10. С. 34–39. doi: 10.7868/S0207352814100138.
  17. Pilipchuk V. N., Volkova S. A., Starushenko G. A. Study of a non-linear oscillator under parametric impulsive excitation using a non-smooth temporal transformation // Journal of Sound and Vibration. 1999. Vol. 222, no. 2. P. 307–328. doi: 10.1006/jsvi.1998.2067.
  18. Владимиров В. С. Обобщенные функции в математической физике. М.: Наука, 1979. 320 с.
  19. Pilipchuk V. N. A transformation for vibrating systems based on a non-smooth periodic pair of functions // Doklady AN Ukr. SSR Ser. A. 1988. Vol. 4. P. 37–40.
  20. Perestyuk N. A., Plotnikov V. A., Samoilenko A. M., Skripnik N. V. Differential Equations with Impulse Effects: Multivalued Right-hand Sides with Discontinuities. Berlin: Walter de Gruyter, 2011. 321 p.
  21. Моисеев Н. Н. Асимптотические методы нелинейной механики. М.: Наука, 1969. 380 c.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».