Волновые процессы и управление электромагнитным излучением в направляющих структурах с частотной и пространственной дисперсией тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

0946 1735

САННИКОВ Дмитрий Германович

ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ В НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР АХ С ЧАСТОТНОЙ И ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ДИСПЕРСИЕЙ

Специальность: 01.04.05 - оптика

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

2 * ОЯТ 2010

Ульяновск-2010

004611735

Работа выполнена на кафедре радиофизики и электроники в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ульяновский государственный университет»

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

профессор

Семенцов Дмитрий Игоревич

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор

Шевяхов Николай Сергеевич,

доктор физико-математических наук, профессор

Журавлёв Виктор Михайлович,

доктор физико-математических наук, доцент

Осипов Олег Владимирович

Ведущая организация: Институт систем обработки изображений

Российской академии наук

Я!." ' VI I

Защита диссертации состоится 12 ноября 2010 года в 10 чаббв'Ш "заседай диссертационного совета Д 212.278.01 при Ульяновском государственнс университете по адресу: г. Ульяновск, ул. Набережная реки Свияги, 106, корпус ауд.703.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ульяновско государственного университета.

Автореферат разослан « 2010 года.

Отзывы на автореферат просим направлять по адресу: 432000, г. Ульянове ул. Л. Толстого, д. 42, УлГУ, управление научных исследований

Ученый секретарь диссертационного совета, к.ф.-м

Л.Н. Вострецова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Изучение волновых процессов и проблем управления ическим излучением в твёрдом теле является одним из важнейших приоритетов современной теоретической и прикладной физике. Особую роль указанные равления играют в современной оптоэлектронике, которая рассматривает |блемы совместного использования оптических и электронных методов аботки, передачи и хранения информации. В когерентной оптоэлектронике в естве базовых элементов широко используются полубесконечные направляющие уктуры и планарные волноводы, конструктивно объединяемые с интегрально^, оконно-оптическими и электронными компонентами различного гкционального назначения. Использование полубесконечных направляющих уктур для возбуждения поверхностных электромагнитных волн (плазмонов, яритонов и т.д.) позволяет значительно улучшить характеристики оптических и ктронных компонентов, таких как датчики, модуляторы, переключатели и яризаторы. К достоинствам планарных волноводов следует отнести их [пактность, экономичность, а также незаменимость в ряде интегрально-ических устройств — модуляторах, дефлекторах, б планарных фокусирующих ментах и т.д.

Особенности распространения объёмных волноводных мод в плоских хслойных структурах, прозрачных в оптическом диапазоне, равно как и ерхностных электромагнитных волн на границах раздела традиционных сред, . ,: по изучены [1,2]. В этой связи особое значение приобретает чение электродинамических и оптических свойств волноведущих структур личных конфигураций (полубесконечных, трёх- и многослойных), создаваемых основе новых и перспективных композитных материалов, что позволило бы шть проблему формирования высокоэффективных пассивных и активных ментов с заданными рабочими характеристиками.

Интерес к четырехслойным оптическим волноводам вызван их уникальными йствами, обусловленными эффектами периодической . связи между новодными модами покровного и основного направляющих слоев [3]. Благодаря му, такие структуры перспективны для создания поляризационных и частотных штров, гетёроструктурных интегрально-оптических излучателей и одетекторов. До сих пор малоизученными оставались вопросы влияния лощающего слоя четырехслойной планарной структуры на распространение мод распределение их энергетических потоков как в случае слабого, так и сильного лощения, обусловленного резонансной частотной зависимостью лектрической проницаемости.

Исследованию особенностей распространения и преобразования волн пичной физической природы в периодических структурах на протяжении многих уделяется самое пристальное внимание. Известно, что в полупроводниковых сталлах в условиях отрицательной дифференциальной подвижности (эффект ;ка) возможна генерация золн пространственного заряда, образующих иодическую электронную решётку. Оценка глубины модуляции диэлектрической ницаемости в предганновском режиме даёт значения величины Ае, достаточные эффективного взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона

[4]. Вместе с тем, до сих пор не проводилось подробного рассмотри коллинеарного взаимодействия оптических волноводных мод на периодическ электронной решётке в направляющих полупроводниковых структурах.

Использование сверхпроводящих материалов при создании туннельн переходов, линий передачи и направляющих структур стало основой для появл« оптоэлектронных устройств нового поколения. Элементы, содержаи сверхпроводники, находят широкое применение при создании многочисленн устройств и приборов СВЧ и миллиметрового диапазонов - модуляторов, фильтр болометров, мультиплексоров, резонаторов, линий задержки, интерферометров джозефсоновских переходах. В последнее время повышенный интерес вызыва исследования электродинамических свойств волноведущих структур на осн< купратных высокотемпературных сверхпроводников, из которых наибо: изученными являются керамические соединения УВаСиО [5]. При этом мно] теоретические вопросы распространения электромагнитного излучения, особенности в ИК-области, остаются неясными из-за сложности микрострукту указанного сверхпроводника, его анизотропных свойств, наличия псевдощели и т.

Электродинамика искусственных киральных и биизотропных сред бы с: развивается с конца 80-х гг. прошлого века, что во многом связано с успехами создании композитных материалов, структурированных в микроскопическом нанометровом масштабе [6,7]. Киральные и биизотропные среды облада магнитоэлектрическими свойствами, обусловленными проявлена пространственной дисперсии. В этой связи явление киральности иногда называ пространственной дисперсией первого порядка. Поэтому при изучен направляющих структур на основе указанных сред приходится сталкиваться также новыми специфическими задачами, не характерными для традициони волноведущих структур.

Отдельный интерес представляют вопросы распространи электромагнитного излучения в метаматериалах. Под метаматериалом прин: понимать композитную среду на основе идентичных искусственных структур« элементов, обладающую необнаруженными в природе характеристиками [8]. Он последних лет показывает, что затраты на создание таких сред оправдывае1 широкими возможностями их научно-технического применения. В лев метаматериалах, характеризующихся одновременно отрицательны диэлектрической и магнитной проницаемостями, волновой вектор и электрическое магнитное поля волны образуют левую ортогональную тройку. Это приводит появлению целого ряда явлений, не встречающихся в обычных (правых) средах отрицательный показатель преломления, обратный эффект Доплера и Вавило Черепкова [9], субволновое разрешение оптического изображения [10], обрата круговой эффект Брэгга [11], магнитоиндуктивные волны [12], отрицательный сд: Гуса-Хенкена [13]. Отметим, что многие из перечисленных эффектов могут б! ясно объяснены с помощью аппарата феноменологической электродинамики, последнее время наблюдается тенденция перехода из СВЧ области в обла больших частот, а также прилагаются заметные усилия экспериментаторских гр\ по созданию левых сред для инфракрасного и видимого диапазона. V обнаруженные экспериментально электромагнитные и оптические свойс метаматериалов и содержащих их структур открывают большие перспективы ,

мтия этой области физики и указывают на актуальность исследований в этом равлении.

Таким образом, исследование в рамках единого феноменологического подхода новых явлений в широком классе новых искусственных направляющих структур яется актуальным и имеет важное научное и практическое значение.

Целыо диссертационной работы является исследование волновых процессов эзможностей управления электромагнитным излучением в планарных структурах астотной и пространственной дисперсией, включающее изучение особенностей пространения и взаимодействия собственных монохроматических волн в лощающих, резонансных, киральных и левых направляющих средах и поводах.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- проанализировать особенности волноводного распространения и локализации га в ступенчатых и градиентных четырёхслойных волноводах с юкопреломляющим покровным слоем, а также в структурах, содержащих лощающие, усиливающие слои и слои с резонансной частотной зависимостью лектрической проницаемости;

- рассмотреть коллинеарное взаимодействие оптических ТЕ и ТМ мод на иодической решётке, образованной волнами пространственного заряда в [упроводниковой волноводной структуре;

- изучить дисперсионные и волноводные свойства полубезграничных и хслойных направляющих структур, содержащих высокотемпературные рхпроводники (ВТСГТ), исследовать условия распространения поверхностных и .ёмных магнитных поляритонов, их чувствительность к изменению параметров уктуры и воздействию внешнего магнитного поля;

- провести анализ явления кросс-поляризации плоских монохроматических н на границе раздела «диэлектрик-биизотропная среда» и исследовать бенности интерференции встречных волн и тепловыделения в биизотропной де;

- найти дисперсионные характеристики собственных электромагнитных волн в нитоуправляемых композитных слоисто-периодических структурах различных юв, в магнитогиротропной продольно-намагниченной киральной среде вблизи )ромагнитного резонанса, и выявить частотные области отрицательности :азателя преломления;

- провести исследование волноводных режимов для поверхностных и .ёмных мод в планарных структурах, включающих слои на основе левых :ериалов с отрицательным показателем преломления.

Научная новизна работы.

1. В ступенчатых и градиентных четырёхслойных оптических волноводах с :окопреломляющим покровным слоем получено условие набега фазы г3 = (т3 + а) л (где Ь3, к3, т3 - толщина, поперечное волновое число и ;с2ЫЙ индекс в покровном слое, а число а е [0,1)), позволяющее адекватно !сывать распространение света в структурах с учётом периодичности изменения 1стант распространения и толщин отсечки направляемых мод волноводного слоя.

2. Показано, что в планарных направляющих четырёхслойных структурах при

наличии значительного поглощения (усиления) либо частотной дисперсии одного слоев возникает преобразование модового порядка, имеются частотные интepвaJ где затухание ТЕ мод превосходит затухание ТМ мод, а в области отрицательно* диэлектрической проницаемости покровного слоя модовое затухание значител! уменьшается.

3. Впервые получены дисперсионное соотношение для собственных вс пространственного заряда в планарной полупроводниковой структуре аналитические выражения для эффективности однонаправленного и встречш преобразования ТЕ и ТМ мод в волноводе с усиливающейся волг пространственного заряда как при наличии, так и в отсутствие фазов< синхронизма.

4. В рамках модели Гортера - Казимира в широкой частотной обла< исследованы волновые свойства полубезграничных и трёхслойных направлякж ВТСП-содержащих структур; сформулированы критерии существова! поверхностных поляритонов в направляющих структурах с поглощающими слоя! получены дисперсионные уравнения для магнитных поляритонов в струкг ВТСП-ферромагнетик, обнаружена и изучена невзаимность дисперсионн< поведения ТЕ поляритонов.

5. Впервые получены соотношения Френеля для случая наклонного паде! плоских монохроматических волн на границу раздела «диэлектрик-биизотрош среда»; показано, что появление кросс-поляризации отражённой от биизотрот среды волны обусловлено, кроме киралыюсти, также наличием невзаимности.

6. Впервые рассмотрено явление интерференции встречных волн поглощающей биизотропной среде и найдено условие сущсствова! интерференционного потока электромагнитной энергии в непоглощакш биизотропном материале.

7. Построены тензоры эффективных материальных параметров в различи типах композитных однородно-намагниченных слоисто-периодических структур основе сверхрешёток из полупроводника и ферромагнетика, выявлены возможно! внешнего управления (с помощью магнитного поля) знаком эффективн< показателя преломления как в указанных структурах, так и в магнитогиротрош продольно-намагниченной киральной диссипативной среде.

0. В трёхслойных планарных структурах, содержащих слои с отрицатель« показателем преломления, установлен и исследован критерий вырожде! волноводных мод, при котором проявляется эффект «зацикливания» светового лу

Проведенные в работе исследования являются, в основном, новыми, а результаты получены впервые.

Практическая значимость результатов работы.

1. Результаты исследования поглощающих, усиливающих и резонансн волноводных структур, а также направляющих структур с решёткой, образован! волнами пространственного заряда, могут быть использованы для создания ное пассивных и активных интегрально-оптических устройств: волноводн модуляторов, фильтров, вентилей и лазерных структур с перестраиваем периодом решётки.

2. Выявленные особенности распространения объёмных волн и поверхности

пяритонов в ВТСП - содержащих структурах могут получить применение при ¡работке линий задержки, передающих линий и интегральных устройств работки информации.

3. На основе эффектов кросс-поляризации и интерференции встречных волн в ззаимных киральных средах могут быть реализованы поляризационные и скирующие покрытия, а также статические и динамические брэгговские решётки.

4. Результаты исследований волноводов с левыми средами могут быть именены при создании микрорезонаторных полостей нового типа, где для шизации распределённой обратной связи используется среда с отрицательным казателем преломления.

Достоверность результатов работы.

Достоверность результатов обусловлена соответствием выводов, сделанных на !ове развитых теоретических моделей, результатам экспериментальных :ледований других авторов. Результаты проведённых расчётов согласуются с ¡периментальными данными, полученными другими исследователями, а зденные решения в предельных случаях переходят в ранее известные.

Основные положения, выносимые на защиту*

1. Наличие высокопреломляющего покровного слоя в планарных ступенчатых и щиентных структурах обуславливает возможность реализации волноводных кимов в основном и покровном слоях либо только в основном слое; эиодичность изменения констант распространения, толщин отсечки мод ювного слоя в зависимости от толщины покровного слоя позволяет эффективно эавлять волноводными и энергетическими характеристиками, а также /ществлять избирательное возбуждение ТЕ и ТМ мод как при наличии, так и в ;утствие поглощения в структуре.

2. В планарных оптических волноводах с частотной дисперсией и резонансной потной зависимостью диэлектрической проницаемости одного из слоев ¡никают аномалии в поведении модовых характеристик, не наблюдаемые в шогичных нерезонансных структурах: в трёхслойном волноводе с поглощающей ¡онансной подложкой с увеличением номера моды проявляется отклонение от зейности частотной зависимости действительной части константы :п"остранения в длинноволновой области и на участке вблизи оптического юнанса; в четырёхслойной резонансной волноводной структуре существуют >актерные частоты, на которых происходит изменение модового порядка, т.е. зеход мод волноводного слоя в моды покровного.

3. Эффективность преобразования волноводных мод, взаимодействующих с застающей вдоль направления распространения волной пространственного заряда

тонком слое полупроводника, существенно зависит от уровня усиления волны и шчины отстройки от фазового синхронизма; обмен мощностью между модами в ювиях усиления для однонаправленной связи носит неэквидистантный характер, ■да как для разнонаправленной связи имеет место «вырождение» встречной и тающей мод, при котором они имеют одинаковую мощность во всей ¡мущённой области.

4. В полубезграничных направляющих поглощающих структурах «ВТСП-электрик» поверхностные поляритоны распространяются при выполнении трёх

критериев — 1) условия для константы распространения /? = /?'-1/?": р'> (отсутствие обратной волны) и /?" > 0 (отсутствие усиления), 2) уело] локализации, или положительности фазовых скоростей поляритонов в обеих ере/' р'> О, Н'> О и 3) положительности энергетического потока; в симметрии! трехслойном волноводе на основе направляющей плёнки ВТСП и обкладок полярного диэлектрика область существования объёмных мод ограничивается дв) частотно-зависимыми асимптотами, ТЕ моды низших порядков распространяют структуре без отсечки вплоть до значения частоты поперечного оптическ< фонона, а у объёмных ТМ мод на частоте продольного оптического фон» происходит изменение порядка моды на единицу.

5. В биизотропной среде реализуется интерференция встречных волн, I которой полный поток энергии состоит из двух парциальных потоков, отвечаюп только прямой и обратной монохроматическим волнам, и осциллирующ интерференционного потока, величина которого пропорциональна произведен амплитуд встречных волн; в непоглощающей биизотропной среде вследст! зависимости всех составляющих полного потока энергии от параме невзаимности можно реализовать ситуацию, в которой полный поток станови равным интерференционному потоку, а парциальные энергетические пот< исчезают; кросс-поляризованные компоненты плоских монохроматических ТЕ и ' волн, отраженных от биизотропной среды, не исчезают при любых ненуле! параметрах киральности и невзаимности.

6. В магнитогиротропной киральной среде с потерями осуществим ре® отрицательного показателя преломления для собственной волны с левым вращеш плоскости поляризации; увеличение параметра киральности приводит к смещен показателя преломления в область отрицательных значений, причем, велич! внешнего магнитного поля существенно влияет на знак показателя преломления.

7. Дисперсионные характеристики трёхслойных волноводов, включаюп левые среды с отрицательным показателем преломления, кардинально отличаю от известных дисперсионных кривых для традиционных волноводов и существе! зависят от отношений диэлектрической и магнитной проницаемостей слоёв, а та? степени асимметрии структуры; распространение основной объёмной поверхностных мод в указанных структурах ограничиваются тремя значешк нормированной константы распространения; в случае нулевой эффектив! толщины структуры внутри направляющего слоя возникает эффект «зацикливаш волноводной моды.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты раб выполненных автором лично и в соавторстве с коллегами. В постановке задач обсуждении результатов принимал участие научный консультант, профеа кафедры радиофизики и электроники УлПУ Д.И. Семенцов, при работе соавторстве соискателю принадлежит определяющий вклад как в получении но! данных, так и при их анализе.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертационной рабе докладывались на 31-ой научно-технической конференции (Ульяновск, 1997); международном совещании-семинаре «Инженерно-физические проблемы но)

ишки» (Москва, 1998); 3-й всероссийской научно-технической конференции 1етоды и средства измерений физических величин» (Нижний Новгород, 1998); ждународной конференции «Физические процессы в неупорядоченных эуктурах (US-99)» (Ульяновск, 1999); III, IV, V, VI международных научно-^ничсских конференциях «Физика и технические приложения волновых оцессов» (Волгоград, 2004; Нижний Новгород, 2005; Самара, 2006; Казань, 2007; .мара, 2008), на VII, VIII, IX, X, XI, XII международных научно-технических нференциях «Oiito-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» льяновск, 2005-2006, 2008-2010; Абрау-Дюрсо, 2007); IV всероссийской нференции «Необратимые процессы в природе и технике» (Москва, 2007); 2-й и í конференциях молодых ученых "Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная [зика» (Саратов, 2007 и 2008); 6-й Всероссийской молодежной научной школе 1атериалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» аранск, 2007), международной конференции IEEE «13th Biennial Conference on sctromagnetic Field Computation» (Greece, Athens, 2008); международном мпозиуме «Moscow International Symposium on Magnetism», (Moscow, 2008); 7-й ждународной конференции «Математическое моделирование физических, кнических, экономических и социальных систем и процессов» (Ульяновск, 2009), <1 Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах» locKBa, 2009); на IV российском семинаре по волоконным лазерам (Ульяновск, 10), на научных семинарах в Мордовском государственном университете I. Н.П. Огарева и в Ульяновском государственном университете.

Исследования поддерживались грантом Carl Zeiss 2009 (№5-11) и грантом ;деральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры :новационной России» (мероприятие 1.3.1, Г'К № П2603).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 печатных работ, из торых 30 статей в отечественных и зарубежных научных журналах, включённых в :реченъ ВАК. Список публикаций приведён в конце автореферата.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из едения, шести глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы, m изложена на 375 страницах текста, содержит 114 рисунков и 3 таблицы. Список тературы состоит из 385 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, обозначены цели и задачи следований, изложены научная новизна и практическая значимость работы, юрмулированы основные положения, выносимые на защиту.

Первая глава содержит обзорно-аналитический материал и результаты игинальных исследований волноводного распространения излучения в трёх- и тырёхслойных оптических структурах.

В разделе 1.1 излагаются общие понятия теории трёхслойных оптических лноводов, лучевой и электромагнитный методы описания волноводного спространения в ступенчатых трехслойных волноводах. Обсуждается ассификация волноводов в зависимости от распределения показателя юломления волноведущего слоя, критически анализируются известные к

настоящему моменту методы приближенного расчета волноводов с градиента профилем показателя преломления.

В разделе 1.2 рассматриваются способы возбуждения объёмных поверхностных мод в оптических планарных направляющих структурах.

Раздел 1.3 содержит обзор существующих технологических методов изго вления пассивных волноводов и некоторых аспектов их практически использования.

В разделе 1.4 приводятся оригинальные результаты по экспериментально получению ионообменных волноводов и измерению их оптических параметр Исследования проводились для двух режимов: диффузии из расплава (с внешн источником ионов серебра) и диффузии при отжиге (без внешнего источш ионов). Выявленная динамика изменения показателя преломления показала, ' процесс формирования волноводного профиля носит поэтапный и нерегулярн характер. Наиболее существенное изменение оптических потерь мощности г отжиге происходило для мод малых порядков. Сопоставление полученных эксперимента коэффициентов диффузии с теоретически рассчитанны коэффициентами взаимной диффузии показало, что по мере увеличения глуби профиля отток ионов п реальном процессе но сравнению с оттоком в проце! взаимной диффузии замедляется, что может быть обусловлено образована металлических конгломератов Ag+ в подложке.

В 1.5 рассмотрены многослойные планарные направляющие структуры представлен ряд подходов к описанию распространения оптического излучения них. На основе матричного метода анализа получены коэффициенты отражения пропускания многослойных планарных структур, а также дисперсионное уравна многослойного плоского волновода в общем виде.

Раздел 1.6 посвящен точному решению и численному анализу задачи распространении оптического излучения в непоглощающей четырёхслош: ступенчатой волноводной структуре, найдены её волноводные характеристи: характерные толщины и распределение электромагнитных полей в слоях. Структу состоит из подложки 1, основного вопноводного слоя 2, покровного слоя 3 покровной среды 4, имеющих диэлектрические проницаемости (ДП) ех, е2, £3, Ось х перпендикулярна границам раздела слоев, а излучение распространяет вдоль оси 2. Плоскости с координатами х = -Ь2, х = 0 и х = Ь3 соответству границам между слоями 1-2, 2-3 и 3-4 (вставка на рис.1). Дисперсионное уравнен связывающее константу распространения (КР) /? волноводной моды с параметра структуры и излучения, найдено из условия непрерывности тангенциальн составляющих полей на границах раздела сред:

[пСКК + Н2Ь2 ■ tg КЬ3 + К3 - сг^ТгД ^ 1ъ2Ь2 +

+К, (£7г32 - ЬзЬз - ЬД (77^ + аСК) = О .

Здесь Ь%3 = к%е23 - /?2, Н14 = р2 - 4 " поперечные компоненты волновс вектора в каждом из слоев, кп = со/с, со - частота излучения, с - скорость света вакууме. Для ТЕ мод а = т] = £ = 1, для ТМ мод а - €3/сл , г)~ , £ = е2\е3.

В силу того, что для ДП слоев имеет место соотношение: е3 > е2 >

, груктуре реализуются два волноводных режима, в которых волноведущим может тбо только основной слой, либо основной и покровный слои. В последнем случае :шение уравнения (1) определяется набором модовых чисел т = т2 + т3, где т2 □ответствует целому числу энергетических минимумов поля моды в волноводном .слое, а т3 — в покровном слое. В случае асимметрии между показателями преломления волноводного слоя и покровной плёнки набег фазы для моды в покровном слое удобно представить в виде Ь3Н3 = (т3 +а)л, где число а может принимать значения от нуля до единицы.

В качестве расчетных были выбраны параметры: ех =2.04 (стеклянная :эдложка), £2=2.31 (волноводный слой - стекло, легированное ионами серебра А§+), ^з = 6.15 (покровный слой - халькогенидный стеклообразный полупроводник (ХСП)), £4 = 1 (воздух) и длина 10лны излучения Я= 0.63 мкм. В силу того, что (е2 - ех)¡е1 « 1, а ^ДП покровного слоя значительно

Р, мкм

Ьъ = ж / Н3 для всех мод полноводного слоя остается практически постоянной и „шляется характерным периодом для толщины покровного слоя.

Показано, что

дополнительный покровный слой з большей относительно других слоев ДП уменьшает толщину м эдовой отсечки Ь2о увеличивает КР мод ; равнению с трёхслойной >водной структурой. Для мод ТЕ ТМ поляризаций получены чражения для характеристичес-лх толщин волноводного и жровного слоев, определяющих границы волноводных режимов -эд различного порядка. На рис. 1 представлены зависимости КР от лределяющего толщину

покровного слоя параметра а для мод с разными индексами при различных толщинах

г элноводного слоя Ьх. В диапазоне малых а увеличение

толщины покровного слоя приводит к наиболее существенному изменению КР. В

и по вол-

Рис. 1. Зависимости КР от параметра а. Моды с индексами т2 =0 (а) и т2= 1 (б) при

толщинах волноводного слоя Ь, =0.1 мкм (кр.Л, 0.3 мкм (7), 0.5 мкм (2.6), 0.84 мкм (5), 1.5 мкм (3,4).

области р > волноводные моды становятся модами покровного слоя, I

этом слой толщиной Ь2 с ДП е2 является одной из двух подложек четырёхслош структуры и оказывает влияние на КР только вблизи толщины отсечки Ь3о л покровного слоя.

В 1.7 изучены направляющие свойства и локализация энергетических потоке прозрачных четырёхслойных структурах, содержащих дополнительн высокопреломляющий покровный слой и волноводный слой с экспоненциалы! профилем ДП:

е2(х) = е1+(е2-е1)ехр (-х/Ье). Здесь е2 - значение ДП волноводного слоя на границе с покровным (л: = 0), а е1 ДП подложки (х » Ье), Ье - эффективный параметр профиля.

В рамках лучевого формализма, учитывая амплитудные коэффициег отражения на границах раздела сред, получены дисперсионные уравнения для д] возможных режимов распространения ТЕ и ТМ мод. Границы волновода режимов определяются неравенствами: ^¡кд < Р < ^г^кд и ф^кд < р < Приведен сравнительный анализ следующих из уравнений результатов, получен;: на основе лучевого и электромагнитного методов. Показано, что для параметр отвечающих реальной волноводной структуре, в пределах графической точно соответствующие дисперсионные зависимости КР от нормированной эффектив! толщины Ье/Д совпадают. В частности, наибольшее различие д/7/// (

д/? = |Д,одн - /?пуч,|) между решениями модовых уравнений для выбрана

параметров не превышает 2-10"4.

Таким образом, полученные с помощью лучевого подхода дисперсиош уравнения удовлетворительно описывают волноводное распространение градиентных волноводах с экспоненциальным профилем ДП направляющего слоя могут быть эффективно использованы для решения прикладных задач.

Лучевой подход был использован также для анализа четырёхслош структуры аналогичной геометрии с линейным профилем ДП волноводного слоя:

е2{х) = £1+(£2-с1)-{-х1Ье).

Проведена экспериментальная апробация результатов решения иолу чет дисперсионных соотношений, для чего на основе метода Вентцеля-Крамер Бриллюэна (ВКБ) восстановлен профиль ДП е2 (х) и определён эффектив^ параметр профиля Ь волноводного слоя. На расчётные дисперсиош зависимости КР, построенные для ТЕ и ТМ мод многомодового диффузионн Ag+-вoлнoвoдa с покровным слоем из ХСП Аз253 заданной толщины, были нанесе экспериментально измеренные значения Р(Ье). Сравнение найденных отсюда оп мальных величин эффективного параметра профиля с величинами Ье, найденнь с помощью метода ВКБ, показало, что расхождение в определении этого параме в случае ТЕ мод не превосходит 7%, а для ТМ мод — 24.5%.

Во второй главе рассмотрено распространение света в трёхслош волноводах с усиливающим (поглощающим) волноведущим слоем, с металличес

Р',

15.5

а

резонансной подложками, а также волноводные режимы и преобразование мод в тырехслойных волноводах с диссипацией и резонансной зависимостью ДП в 'кровном слое.

Раздел 2.1 посвящен изучению условий отсечки и волноводных характеристик анарного трёхслойного волновода с активным волноведущим слоем. В качестве счётных использовались значения параметров реальной волноводной структуры с емниевой подложкой и направляющим слоем толщиной Ь из легированного емния (^ = 14.44, с2 = (3.86-т")2, е3 = 1), работающей на длине волны = 0.63 мкм. Обнаружено, что с увеличением номера моды отсечка наступает при льших толщинах волновода и меньших значениях КР, что приводит к щественному расширению области значений КР, для которых реализуются лноводные режимы.

В разделе 2.2 изучаются лноводные свойства объёмных поверхностных мод

ёхслойной структуры с таллической подложкой,

■дельное внимание уделяется ласти отсечки, представляющей ибольший практический

терес.

Показано, что ТМ мода с рядковым номером т = 0 аяется поверхностной

азмонной (обозначена ТМ®) и пинается от объёмных мод лыиим затуханием и ;утствием отсечки. Для ТМд ды получены выражения для 1чсний КР и модового ■ухания как при Ь 0, так и —> оо. Из приведенных на рис.2 1вых следует, что объёмные ды при пороговом значении КР •у/г" »9.93 мкм"' становятся

1учательными модами

кровной среды, а толщина, при горой это происходит, является пциной отсечки соответст-ощей моды. При увеличении щины волноводного слоя ^чения КР объемных мод шптотически стремятся к 1чению /Сдл/гг^.

12.5

9.5

0.4

0.8

0.4 0.8 Ь, МКМ

Рис.2. Зависимости КР (а) и модового затухания (б) от толщины волноведущего слоя для первых трёх ТЕ и ТМ (сплошные и пунктирные кр.)мод; е1 = (0.15-1'3.2)2, е2 = 2.3, £3 = 1, Ь = 1 мкм; Я = 0.63 мкм.

Модовое затухание ¡5" , которое на толщине отсечки отсутствует, с рост« толщины волноводного слоя резко возрастает до максимума, в пределе уменьшая до нуля. Максимальное значение модового затухания ТМ мод больше, чем ТЕ, ч связано с наличием у ТМ мод дополнительной поперечной к металлическ поверхности компоненты электрического вектора. В отличие от случ непоглощающей структуры, толщина отсечки ТЕ мод больше, чем ТМ мод того ; порядка за счет появления поверхностной плазменной моды. Наименьшая разница затухании между ТМ0 и ТЕ0 модами имеет место в области малых толщин Ь.

Отметим, что малые потери (/Г <0.01 мкм"') вблизи толщины отсеч объемных мод (I» 0.11 мкм для ТЕ0 моды и Ь « 0.23 мкм для ТМ| мод

позволяют использовать таю волновод в качест

поляризационного фильтра.

Получены также выражен для полей и энергетических поток волноводных ТЕ и ТМ м различных порядков, найде! условия отсечки, учитывающ наличие металлической подложки отрицательной действительна частью ДП в исследуемс диапазоне длин волн. Выявлег условия, при которых появляет поверхностная мода ТМ0. Показав что для ТМ мод на границе метал диэлектрик имеет место скач продольной компонеш

энергетического потока изменение направления потока металлическом слое на обратное.

В разделе 2.3 исследова! волноводные свойства трё слойной структуры с поглощающ в области оптического резонан подложкой, ДП которой зависит частоты:

еГ а

\

1

г

¿чМ = ^ +

а>1 - а2 + хсоГ

Рис. 3. Частотные зависимости ДП подложки (а), КР (б) и модового затухания (в) для объёмных мод т =0,...,4; Ь= 1 мкм.

где а0 - резонансная частота, Г ширина резонансной кривой, е0 - статическая и высокочастотн ДП.

Для численного анали выбрана структура с параметра?

= 2.6, =2.2, е2 = 6.0, е3 -1, состоящая из волноводного слоя на основе ХСП 283, прозрачного в видимом и ближнем ИК - диапазонах, резонансной подложки основе слаболегированного кристалла КОР (КН2РО,|) и воздушной покровной ;ды. При этом длина волны оптического резонанса А^ = 0.75 мкм, ширина линии /2л-с =0.03 мкм"1.

Как следует из рис.3, КР /Г основной моды (т =0) практически линейно :тёт с увеличением частоты у = 1 / Л. Для мод высокого порядка отклонение от нейности величины р' в длинноволновой области проявляется отчетливее, и шикают «впадины» на участке вблизи оптического резонанса. При наступлении :ечки модовое затухание /?" каждой моды бесконечно велико. Вблизи отсечки шчина Р" резко уменьшается до минимума для всех мод (минимум основной ды не попадает в область рассмотрения), а затем с ростом частоты возрастает и ;тигает максимальных значений на двух близких частотах вблизи резонансной ;тоты 1'0. В коротковолновой области модовое затухание существенно еньшается при отстройке от резонанса.

Исследование эффективной толщины Ьс! показало, что участок аномальной сперсии ДП характеризуется резким уменьшением, а наибольшая локализация ды, соответствующая минимуму Ьс!, возникает вблизи резонансной частоты и иходится на минимум действительной части е[ ДП подложки.

В разделе 2.4 рассмотрена четырёхслойная структура с поглощающим по-эвным слоем, имеющим комплексную ДП с3 = с'3 - , в которой выполняются ювия £4 < е1 < е2 < е'3. Найдено соотношение, определяющее условие шикновения максимума или минимума энергетического потока моды на границе ¡дела волноводного и покровного слоев. Численный анализ проведён для ¡клянного волновода с ХСП-покрытием на длине волны А, = 0.5 мкм, вблизи горой все слои структуры, исключая покровный (с коэффициентом поглощения = 21т(/с0Л/£з^= 1810 см"1), можно считать прозрачными.

Обнаружено, что, как и в случае ступенчатого прозрачного волновода, полнительный слабо-поглощающий покровный слой уменьшает толщину довой отсечки Ь2о и увеличивает действительную часть КР, а максимальная кализация поля моды в нём имеет место вблизи значения 0.2-а. Установлен апазон значений а и толщина волноводного слоя, соответствующая переходу таоводных мод в моды покровного слоя. Показано, что поглощение в материале кровного слоя оказывает наиболее существенное влияние на волноводный режим шзи отсечки волноводных мод. При этом путём подбора толщины покровного зя ¿з можно выделять в волноводной структуре моды высоких порядков, эиваясь сильного поглощения остальных мод, и в пределе при любой толщине тноводного слоя Ь2 получать одномодовый режим распространения света,

В разделе 2.5 исследуется влияние резонансного покровного слоя с ДП вида (4) волноводные свойства четырёхслойной структуры, имеющей ту же геометрию, з и структура в п. 1.6.

Рост величины /?' с частотой (рис.4б) для ТЕо моды носит линейный характер

во всем исследуемом интервале частот, за исключением малого интервала вблизи характерной частоты V = 0.724 мкм*1, где имеется незначительный спад величины Р' (вставка на рис.4б). Для мод ТМо,1 линейный характер зависимости Р'[у) имеет место на отдельных

участках спектра. Для моды ТМ0 характерно резкое увеличение действительной части КР /?' при V > 0.724 мкм"' и переход ее в моду покровного слоя на частоте V « 0.724 мкм'1. В результате наблюдается резкое увеличение затухания В" данной моды вблизи указанной частоты. В послерезонансной области зависимости Р'(у) для ТЕ0 и ТМ, мод являются линейными и практически не отличаются друг от друга. В области, где действительная часть ДП е'3 < 0, на границе волноводного и покровного слоев возникает эффект «металлического» отражения, и распространяющаяся в

структуре мода слабо проникает в покровный слой, что приводит к уменьшению ее затухания. Эта область отвечает частотам у= 0.745-0.776 мкм"1.

Зависимости обнаруживают существование частотного

100

-100

к а

0.72

0.725

0.73

1000

100

10

01-,---,-

0.70 0.74 , 0.78

v, мкм"1

Рис.4. Частотные зависимости ДП резонансного слоя (а), КР (б) и модового затухания (в)

ТЕо, ТМ0, ТМ, мод (кр.Л 2,3). Ь2 = 4 мкм, е0 = 5.8, = 5.3, ех = 2.04, е2 = 2.31, ел = 1, До = 1.35 мкм, Г/2кс = 0.002 мкм"1.

интервала, в котором затухание ТЕ0 моды превосходит затухание ТМ0 мод! причём, частотное положение и форма пиков модового поглощения определяете толщиной Ь3, а их амплитуда - толщиной Ь2.

В третьей главе рассмотрены физические основы генерации вол пространственного заряда (ВПЗ) в полупроводниках с 1\т-образной вольтампернс характеристикой (п-СаДя) и особенности коллинеарного взаимодействр направляемых оптических мод на ВПЗ-решётке.

В разделе 3.1 обсуждаются условия возникновения отрицательно

,- |)ференциальной проводимости в полупроводниковых структурах и появления : менов сильного поля при эффекте Ганна, теория Ридли-Уоткинса-Хилсума и 1терий Крёмера. Вводится понятие ВПЗ и рассматривается роль диффузии при : тользовании ВПЗ для управления светом.

В разделе 3.2 решается задача о коллинеарном взаимодействии оптических элноводных мод в полупроводниковой структуре в отсутствие усиления ВПЗ.

яруктура состоит из волноведущего слоя полупроводника толщиной Ь с ДП е, смещенного между диэлектрическими подложкой и покровной средой с /знаковыми ДП б'. Постоянное электрическое поле Е0 ориентировано вдоль гэдольной оси г (рис.5а). Эффективность ВПЗ-оптического взаимодействия ределяется глубиной модуляции ДП Ае по образцу, вносимой ВПЗ. Численная ;знка даёт для ВПЗ-оптического взаимодействия значение которое

:тюставимо с оценками Д£«10"4 н-10"6 для случая акустооптического имодействия. Полученное дисперсионное уравнение для ВПЗ имеет вид

2 Л

¿(О-Ч у0) + ат

да О и а частота и

здольное волновое число, р -:перечное волновое число '.ПЗ, й - коэффициент ьффузии, ]йа = ц01(йу / йЕ) -:рмированная дифференци-льная подвижность электронов, )т = 4леп0/и0 ¡г - частота ::ссвелловской релаксации, п0, и и0 концентрация,

движность и скорость дрейфа :: зразогретых» электронов.

Численный анализ

эведён для значений

ч2+Р2

+ + о,

(5)

а

гттл и-уллг

параметрам пленок п-СаАй. На '.56 представлены частотные исимости волновых чисел х разных ВПЗ, полученные угём совместного решения ;:,внения (5) и уравнения,

-3.5

О

0.5

граничные частности, поверхностной

[тывающего овия, в эгффициент

^Ли'.? ТЛ Ы Г)

Обратная (диффузионная) ПЗ (кр.2) быстро затухает

а 10>

Рис.5. Геометрия структуры (а) и зависимости действительной д' и мнимой q" (сплошные и пунктирные кр.) частей волнового числа ц трёх разных ВПЗ и,2,3) от частоты (б). 13= 300 см2/с, Д. = 200 см2/с, у0 = 107 см/с, Дг = -1/3, ат =0.5-10" с1, Ь — 6 мкм.

Усиление ВПЗ (д"<0) 2

д", мкм-1

1 -

(д" < 0). Кр.^ соответствуют добавочной ВПЗ, появляющейся в связи с учето тонкоплёночности структуры. Несмотря на малое затухание, эта волна являете:, длинноволновой флуктуацией и практически не влияет на ВПЗ - оптическс: взаимодействие из-за малости значений д'. Прямая (дрейфовая) ВПЗ (кр./) можг : распространяться не только с поглощением, но и в режиме усиления, отвечающе е отрицательным значениям д".

Для практического использования интерес представляет ситуацил. соответствующая значениям д" «0, когда амплитуда ВПЗ при распространении п: образцу остается неизменной. Частота ВПЗ оказывается равне' Ос = и0^-Даа}т / £> , а дифференциальная подвижность имеет отрицательно значения.

Показано, что величина г]тп претерпевает существенные изменения по обеим переменным уже при сравнительно малом значении фазового

рассогласования (<)=0.2см' на рис.6). Наиболее высокие значения эффективности

отражения наблюдаются для «сильносвязанных» мод на большой длине взаимодействия. Таковыми являются встречные моды одинаковых индексов, у которых интеграл перекрытия намного больше по сравнению с любой другой парой встречных мод, имеющих разные модовые индексы.

В разделе 3.3 приводится решение волноводной задачи для оптическс:, неоднородности, создаваемой ВПЗ с нарастающей вдоль направлена распространения амплитудой, обусловленной возмущением ДП вида

Ас(х, г) = Ле(х) cos(Qt - д'г) ехр(-д"г;), (О

где Ае(х) = Ае соб(2жх / Ь) для чётных ВПЗ-мод и Дг(х) = Ае эт(2я"Х / Ь) - Д1_: нечётных мод. На основе решения уравнений связанных волн впервые получен: выражения для эффективности преобразования однонаправленных и встречнь: оптических мод, связываемых в условиях фазового синхронизма ВПЗ экспоненциально нарастающей амплитудой. Для однонаправленных мод

т11=КИ/Ат(0)|2 = 8т2(Ь(1-У)

л1=КИ/Ат(0)|2 = со82(Ь(1-^))' ппмирт Ь = I и- / п"I С?) = ^"^тл(—п"г/\ V - коэффициент свя°,и оптических мол Лг встречных мод

Чтп ^.«д^^^^мИшШщшШщ!

) 2 ...

Рис.6. Зависимости отражательной способности волновода от коэффициента связи к и длины взаимодействия й.

т/1 =К(2)/Лт(0)|2 =зЬ2(Ь(^-^))/сЬ2(Ь(1-^)). (е = ехр(-д"с2).

Раздел 3.4 посвящен рассмотрению коллинеарного взаимодействия света в шовиях отсутствия фазового синхронизма (отстройка от фазового синхронизма

= + —~ * 0) с нарастающей вдоль направления его распространения ВПЗ.

ффективность модового преобразования для моды п в случае однонаправленного аимодействия дается выражением

С (2) = ехр(-д"г) |С,^ (и) + С2 (и)|2, (9)

;е Jv (и) и Nl, (и) - цилиндрические функции Бесселя и Неймана, параметры = г'5/2д"-1/2, и = и0 ехр(-д"г), и0 = к"тп/д", С^ и С2 - постоянные »эффициенты, находимые из граничных условий.

Величина эффективности модового преобразования, которая в случае г = О ляется фактически отражательной способностью, определяется как

Л = ехр(-д"2) [С171,+1 (и) - С2 К„л (и)|2, (10а)

зеличина

Л = ехр(-д'г) \С,1У {и) + С2 К„ (и)|2, (1 Об)

1и 2 = с1 является пропускательной способностью волноводной структуры с ВПЗ; (и) и Кг (и) в (10) - модифицированные функции Бесселя и Неймана.

Четвертая глава посвящена изучению волновых процессов в направляющих руктурах на основе ВТСП; рассмотрены поверхностные и объёмные волны в лравляющих структурах на основе ВТСП и диэлектрика; проведены исследования [сперсии поверхностных волн на границе диэлектрика и ВТСП с учётом :ссипации в одной среде (сверхпроводнике) и в обеих средах; выявления условия зникновения и распространения магнитных поляригонов на границе ерхпроводника и ферромагнетика.

Раздел 4.1 представляет собой краткий обзор, содержащий сведения о руктуре и методах исследования ВТСП, а также их электромагнитных свойствах и именении.

В разделе 4.2 проводится детальный анализ дисперсионных свойств планарных лноведущих структур на основе сверхпроводника и диэлектрика. ДП ерхпроводника строится в рамках двухжидкостной модели Гортера-Казимира для гктронной подсистемы и является тензором диагонального вида, записываемым в авных осях следующим образом:

~~ ^Ог 2

xv о*

5а

со

1 + -

V

(11)

: индекс а = а,Ь,с обозначает крисхаллохрафические оси сверхпроводника, = Т /Тс - приведённая температура, со - частота волнового поля,

, = д/Чтте2 / т* - плазменная частота. Диагональный тензор ДП кубического

диэлектрика имеет одинаковые компоненты £а(а)), которые получаются из заменой со0 сот, где сот - частота поперечного оптического фонона. Для случа низких температур (в 0) последовательно обсуждаются направляющие и поляризационные свойства полубезграничной структуры «диэлектрик-ВТСП», также условия существования объёмных и поверхностных мод в плёнке ВТСГ симметрично окруженной изотропным диэлектриком.

В разделе 4.3 исследуются дисперсионные характеристики поверхностных вол на границе диэлектрика и ВТСП с учётом диссипации {в ф О) в сверхпроводник! Получены условия существования поверхностных поляритонов в такой структуре.

Раздел 4.4 посвящен нахождению дисперсионных и р', см1 энергетических характеристик, а также обсуждению критериев реализации волноводных

режимов поверхностных

поляритонов на границе ВТСП и диэлектрика с учётом диссипации в обеих средах. Поперечные компоненты волнового вектора И. и р в сверхпроводнике и диэлектрике с КР соотношениями р2 = /32-фа и наличии потерь комплексными величинами.

Из рис.7 следует, что с повышением температуры в, т.е. приближением ВТСП к нормальному металлическому состоянию, зависимость КР и длины пробега от частоты становится менее заметной. Характерными для приведенных зависимостей являются частоты сот и соь, в интервале между которыми наиболее сильно проявляется дисперсия, а также частоты продольных

поверхностных поляритонов со7,,

для которых в непоглощающей структуре верно условие: еа+е3=0. Именно вблизи этих частот величина /?' достигает максимальных значений, а длина пробе! поверхностных поляритонов - минимальных. На низкочастотном участке со < й),

являются при

сог <о2

Рис.7. Дисперсионные зависимости действительной части КР (а) и длины пробега (б) поверхностных поляритонов. £0в = 10,

со.

1.540м с'

0.2'Ю14 с"', е0 = 17.8,

е„ = 16.8, 0Т =3.44 10й с, Г =0.003 й>г; в =0.1,0.5 и 0.99 (кр.7,2,3).

^лизи частоты а>ь

поверхностные поляритоны имеют наибольшую длину пробега.

Из рис.8 видно, что в ныбранном диапазоне частот плотность переносимой

поверхностным поляритоном энергии в целом положительна, причём, наиболее динамично эпа меняется при небольших качениях приведённой

температуры. В области аномальной дисперсии ДП (около 3.35+3.481013 с"1 для 9 = 0) и низких температур

энергия становится плотности энергии поверхностного поляритона

отрицательной, поэтому

поверхностный поляритон распространяться не может. Таким образом, при снижении температуры происходит сужение области существования поверхностных поляритонов.

Обнаружено, что при наличии поглощения область существования поляритонного режима в структуре определяется неравенствами: для КР

Р' > О и у?" > 0, (12)

что означает отсутствие обратной волны и усиления в системе; условиями локализации поверхностных поляритонов

к' >0 и р'> 0, (13)

: условием положительности полного потока энергии, что эквивалентно ¡равенству

Рис.8. Частотно-температурная зависимость

>0. (14)

Р'

В разделе 4.5 исследуются дисперсионные особенности для поверхностных с поляритонов ТЕ и ТМ типа, локализованных на 1, ___I_ змяи границе ВТСП (г>0) и ферромагнетика (г<0)

^ I ^ ^¡НН У (рис.9), и анализируются зависимости основных Р?—зяш характеристик рассматриваемых волн от

' управляющего внешнего магнитного поля Н0.

Поверхностная волна распространяется вдоль > плоской границы раздела ВТСП и ферромагнетика.

В главных осях диагональный тензор ДП Рис.9. Геометрия структуры анизотропного ВТСП имеет компоненты вида (11). ВТСП-ферромагнетик в исследуемом диапазоне частот ДП

ферромагнитной среды е2 является скаляром, а згнитная проницаемость (МП) имеет тензорный вид

Я2 =

М О

0 1>а

1 О О

(1

а компоненты ц я /иа являются частотно-зависимыми:

Юй),,

I \ + Юм) - , !

Ф) = нУ нг ^ д> =

со,, - ©

2 2 ' (2р„ — о

О'

Здесь введены обозначения соИ — уН0 и

"и

ЛяуМ0, 7=1.76-107(с-Э)-'

гиромагнитное отношение, М0 - намагниченность насыщения. Вид тензора / предполагает насыщенное состояние магнитной среды и ориентаци намагниченности вдоль подмапшчивающего поля Н0, т.е. вдоль оси у. Для поверхностных ТЕ волн получено дисперсионное уравнение:

^ - к^ - ^ + ^ ^ - /ф^ = О, А

О'

из которого следует, что дисперсионные свойства поверхностных поляритонс существенно зависят от величины внешнего магнитного поля. Наличие в уравнен!: (17) линейного по к члена, появляющегося вследствие гиротропии ферромагнетик свидетельствует о невзаимном 1

характере распространения ТЕ 'см поляритонов в рассматриваемой структуре. Показано, что поверхностные ТМ волны, в отличие от ТЕ волн, не обладают свойством невзаимности.

Для ТЕ волн (рис.10) характер зависимостей к(Н0) оказывается существенно

нелинейным. При значениях подмапшчивающего поля

Н0<Нт=со1у-2кМ0 в структуре могут

распространяться как прямые (кр.3,4), так и обратные (кр.7,2) поверхностные волны. Для прямых волн вблизи поля Дэймона-Эшбаха НВЕ наблюдается асимптотический рост волновых чисел. Волновые числа обратных волн слабо зависят от величины подмагничивающего поля. При малых значениях частоты й)оь возникает состояние бистабильности, при котором в структуре могут распространяться одновременно

О 200 600 ЯПЕ э

Рис.10. Зависимости волнового числа поверхностной ТЕ волны от внешнего магнитного поля Н0. со =ЗТ010с"1, еоь =4.6, М0 = 140 Гс, е2 = 14.0, со = З'Ю10 с"1; юоь = (0.5;0.8;3;10)'Ю" с"1 (кр./^4).

« волны с разными фазовыми скоростями. При определённых условиях это может ,1ть пара двух прямых волн, либо пара прямой и обратной волн (кр.7).

В пятой главе исследуются особенности распространения электромагнитного лучения в киральных и биизотропных структурах плоской геометрии.

В разделе 5.1 обсуждаются понятия киральности, энантиоморфизма и [изотропии; обосновывается актуальность исследования поведения ектромагнитного (высокочастотного и оптического) излучения в киральных и [изотропных средах и структурах.

Раздел 5.2 включает в себя рассмотрение вопроса об отражении и преломлении юских электромагнитных волн на границе раздела «диэлектрик - биизотропная еда». На основе точного решения уравнений Максвелла проводится оретический анализ особенностей наклонного падения плоских электромагнитных лн ТЕ и ТМ поляризаций на границу раздела «диэлектрик - биизотропная среда», также рассматривается поведение угла Брюстера в зависимости от параметров [ральности и невзаимности. Материальные уравнения для биизотропной среды 1еют вид:

|В = *Е + (*-г*-)Н,

е £■ = £•'-:£'", ц = // - гц" - комплексные ДП и МП среды, к и х - скалярные раметры киральности (Пастера) и невзаимности (Теллегена). Получены эффициенты Френеля для

(181

дающих из диэлектрика на [изотропную среду плоских ектромагнитных волн

шеречной (ТЕ) и продольной М) поляризаций. В отличие обобщённых эффициентов Френеля, писанных в работе [14], йденные соотношения

зволяют в явном виде учесть осс-поляризованные мпоненты отраженных волн описать прохождение ждой из собственных ркулярно-поляризованных лн через рассматриваемую аницу раздела.

В разделе 5.3 проводится ализ интерференции

тречных волн (ИВВ) и пловыделения в

изотропной среде,

фактерной особенностью Ш является возникновение

Б, Вт/см2

Рис.11. Зависимости полного потока энергии от параметра невзаимности. Лгр = к/2. Д, = В0= 2 (эрг/см3)"2, г'=0.01 (кр. /); Д, =4, В0 =2 (эрг/см3)"2, е' = 0.02 (кр.2).

особого - интерференционного потока энергии, величина которого определяет: мнимой частью КР, а направление - разностью фаз А<р интерферирующгг электромагнитных волн с начальными амплитудами электрического поля Д, и Е ) Важным результатом, являющимся следствием зависимости всех составляющг~ полного потока от параметра невзаимности, можно считать обнаружен:.,. интерференционного потока в непоглощающей (&■" г /и" = О) среде при выполнен!-условия:

еУ-Х2<0. (17)

При этом вклад парциальных потоков становится равным нулю, а полный поте: определяется только интерференционным слагаемым.

Как видно из рис.11, для волн равных амплитуд поток в среде при % < Хс = 0.. отсутствует, поскольку парциальные потоки разных знаков компенсируют друг друга, а интерференционный поток равен нулю, тогда как для волн разных амплит;- , (кр.2) полный поток ненулевой. При X > Хс парциальные потоки исчезают, прич( полный поток равен интерференционному потоку.

В разделе 5.4 на основе подхода, развитого в работе [15], анализируют режимы отсечки в пленарном киральном оптическом волноводе, представляются' собой гиротропный слой, окруженный покровной средой и подложкой с показателями преломления п^, п0 и п3 соответственно. В такой структур:

собственными являются волны с правой и левой круговыми поляризациями. Кажд мода с правой поляризацией имеет две частоты отсечки. Показано, что режк высокочастотной отсечки для основной моды с правой круговой поляризации оказывается весьма чувствительным к малым изменениям параметра киральнос::. к. При этом низкочастотная отсечка, напротив, почти не зависит от к. С увеличением к разница между модами правой и левой поляризации все бол : заметна, причем, частота отсечки возрастает с ростом параметра асимметрии.

Шестая глава посвящена изучению собственных волн в различи!-: композитных структурах, которые проявляют свойства отрицательности показате. преломления.

В разделе 6.1 излагаются основные теоретические аспекты распространения, преломления, отражения в левых средах и приводится краткий обзор достигнутых к настоящему времени экспериментальных и теоретических результатов.

Раздел 6.2 заключает в себе подробный анализ

электродинамических свойств двух типов композитных слоисто-периодических структур (СПС) «магнетик - полупроводник», к которым в тр> основных направлениях относительно оси периодичности (вектор п) приложег подмагничивающее поле Н0 (случаи А ,В, С на рис.12). Компоненты тензора Д

Н„

В: о

ТИП 1

тип 2

к

Рис.12. Геометрия композитных слоисто-периодических структур.

¡магнитного полупроводника имеют вид

со2р{со + 1у) . со2ршс

= -I-

соЦсо + гу)2®[(а>+Иа-®е2]'

0 +

(есь - решёточная часть ДП полупроводника, сор = (4тгпе2 /т*) - плазменная

:стота, где п, е к тп - концентрация, заряд и эффективная масса носителей; с = еН0 / гас - циклотронная частота; V - частота столкновений. Для магнетика .стотная зависимость компонент £у, с,а, е[п определяется эмпирическим путем, а

мпоненты тензора МП

(сон+1ай))фм _ шам 1асом

+ -: й-2> -Г-¡2-2> <"/о~1 +г--, (/О

' {а>н+шсу) -со (сон+ша) -со со-1асон

на- параметр затухания в уравнении Ландау-Лифшица.

Тензорные материальные параметры СПС найдены в длинноволновом шближении с учётом того, что период структуры 1 = 1В+1Г много меньше длины

лны Л, распространяющейся в структуре. Собственными волнами в ссмотренных композитных структурах могут быть ТЕ и ТМ волны, а также волны [ркулярной и эллиптической поляризаций. Табл.1

Случай Ма Поляризация

А1 (Мзв + Мг)2+М% (0 + 1)(^© + ^) ТЕ

(0+1КА/О ТМ

(0 + 1)1?,© + *,) А/о® + М,

В1 + е/о 0+1 (0 + 1)/^ м Iх А иЛи&+1ГЛ ТЕ

(в+1)^. 0+1 ТМ

А2, В2 езо®+£/о 0+1 0 + 1 ТЕ

^0 + е; 0 + 1 0 + 1 ТМ

С1 Эллиптическая Круговая

С2 (¿/„0 + }*;) ± 1>/а

0 + 1 0 + 1

В табл.1 сведены результаты исследований дисперсионных характерист к(а) = к^пс{ = собственных волн, проведённых для области част

а = Ю"-1013 с"1, где существенно проявляются гиротропные свойства каждой сред (0 = 1$ /Ц - отношение толщин слоев полупроводника и магнетика). Из таб.

следует, что в случаях Л2 и В2 эффективные ДП и МП одинаковы. Это связано тем, что для изотропных (в отсутствие магнитного поля) слоёв ориентап магнитного поля вдоль осей х и у эквивалентны при Н0 п.

Случаю С1 отвечают волны эллиптической поляризации с правым и лев] вращением и КР

К =

где

вспомогательные

2

параметры

а, + а4 ± л/(а1 -а4)2 -4а2а3

а1 = ~

гуг*ху >

о--, = е

3 "ууг-ху

К +

хуГуц '

а4 = -

хуг^ху '

а £„

с

«2 = ¿ч,/*« +

- компоненты тензс

эффективных ДП и МП. В случае С2 собственными волнами среды являются вол: круговой поляризации с компонентами волнового поля Е+ = Ех± 1Е

Н±=НХ ±Шу.

Обнаружены частотные интервалы, где СПС приобретает свойства лев среды, т.е. описывается отрицательными действительными частями эффективн ДП и МП, а также избирательное отражение и полное пропускание ТЕ и ТМ волн плоскопараллельной пластине на основе СПС. Показана возможность управлеи эффективными ДП и МП с помощью магнитного поля, изменения отношен толщин слоёв и уровня их легирования.

В разделе 6.3 анализируются режимы распространения электромагните излучения в магнитогиротропной продольно-намагниченной киральной сре вблизи ферромагнитного резонанса. Для численного анализа в качесп гирокиральной среды взят иттриевый феррит-гранат УзКезО,? с внедренны киральными включениями. Для анализа выбраны ДП 5=9, намагниченно<

Ке(к±), см-1

15

10

а

2

0.5 / 1.0

— ?

), см-1

,оГ

Рис.13. Дисперсионные зависимости для действительной (а) и мнимой (б) частей волнового числа собственных волн с правым (кр.У) и левым (кр.2) вращением плоскости поляризации; Н0 = 2000 Э, к = 0.6.

сыщения 4тгМ0 = 1800 Гс и ширина резонансной линии АН = 0.4 Э.

Для волны с правым вращением, слабо затухающей во всей рассматриваемой стотной области, действительная часть волнового числа имеет практически нейную зависимость от частоты, аналогичную закону дисперсии для волн в едах с частотно-независимой МП (рис.13). Низкочастотная ветвь волны с левым ащением, расположенная слева от резонансной частоты ан, отвечает спиновым лебаниям, тогда как высокочастотную ветвь (справа от частоты сон + сои), которая ограниченно возрастает с ростом частоты, называют «электромагнитной» [16]. гутри частотного интервала {сон ,сон + сом), которому соответствует интервал ачений магнитного поля Н0 от со I у до со / у - 47гМ0, показатель преломления волны с левым вращением становится отрицательным, причем, вблизи частоты { + сом (при со = 0.68Т011 с"1) затухание становится незначительным.

Обнаружена также возможность увеличения угла поворота плоскости ляризации (эффект Фарадея) при прохождении волн через плоскопараллельную глощающую пластину на основе исследуемого композитного материала.

В разделе 6.4 рассматриваются трёхслойные волноводные структуры с зличными сочетаниями диэлектриков и «левых» материалов с отрицательным казателем преломления (сред Веселаго), исследуются условия существования и нтерии вырождения объёмных и поверхностных ТЕ и ТМ мод. Показано, что яболее цельную картину поведения направляемых мод в рассматриваемом классе эских волноводов даёт переход к нормированным КР, толщине и степени

К{п1-п:?]

шметрии, определяющихся соответственно как ^-,2,2 2

п? - п1

1 ' " — 1 2 ' А - п?

Соответствующее дисперсионное уравнение можно записать в универсальном

V 71 -Ь = + ах^С^^—) + ттг, (23)

/ , ч ~ Мг/ Иг для ТЕ и ¿Г = /г.'3, ;/ = е2 / ь\ для ТМ ц. В зависимости от знаков этих параметров можно разделить все волноводные уктуры на 4 группы (рис. 14).

Для анализа целесообразно ввести нормированную эффективную толщину шовода:

77 1 С 1 + а ....

= и + —--+ , -7-. (24)

е(Т 4ьЪт]2+\-Ъ 4ъ + а (Ь + а)С +1 - Ь

г поверхностных мод величина иа1 может стать отрицательной или равной нулю

учай вырождения). Установлено, что критерий вырождения волноводных мод

зан с «зацикливанием» волнгтодной моды внутри слоя. Предложено два новых

[а оптических микрорезонаторов, принцип действия которых связан с пленением

гонов внутри направляющего активного слоя 2, окруженного полубесконечными

лектриком и метаматериалом (рис. 15а) либо двумя левыми средами (рис.156).

Отметим, что эти структуры отличаются от предложенных в недавних рабо [17,18].

0<

-Ь;

а ^

б)

в)

г)

Рис.14, а) т] > О, ^>0; б)г/<0, С > О; в) О, С <0;

г)т1<0, С< 0. Незаштрихованные области - слои диэлектриков, заштрихованные области - слои на основе левых сред.

2г12

Рис.15. Возможные типы микро-резонаторных полостей «диэлектрик-активная среда-метаматериал».

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе теоретически исследованы волновые процессы

плоскослоист

особенности управления электромагнитным излучением направляющих структурах. Полученные результаты сводятся к следующему. 1. На основе развитого феноменологического подхода показано,

-ч Дл /4-1 Г» Т/--ПТ7Г1Т ТЛЧПТТ пг\ап^гл01лп0ттип Л ПТ»|

Д^у^Л 1 1. и и^Уу^^и^С ии11(1Л Ч/ДИ'

во.

ШиииДиША

тонком слое полупроводника с нарастающей вдоль направления распростране] ВПЗ определяется уровнем усиления ВПЗ (значением д") и величиной фазо: отстройки 28 = рт- Д, - д', где Рпп - КР направляемых мод т-го и п порядков, д = д' -1 д" - поперечное волновое число для ВПЗ; выявл« неэквидистантность межмодового обмена мощностью (для однонаправлеш связи) и состояния «вырождения» падающей и отражённой мод (при встреч] связи).

2. Для полубезграничных направляющих диссипативных структур типа «ВТ( диэлектрик» сформулировано три критерия распространения поверхност! поляритонов — 1) условие для КР /? = /?'-г/7": /3'> 0 (отсутствие обрат] волны) и /Г > 0 (отсутствие усиления), 2) условие локализации, ] положительности фазовых скоростей поляритонов в обеих средах и

шожительность энергетического потока (<32 > О) поверхностной волны.

Обнаружено, что в симметричном трехслойном волноводе на основе лравляющей плёнки ВТСП и обкладок из полярного диэлектрика объёмные моды )гут существовать в двух интервалах, ограниченных частотно-зависимыми

юницаемости ВТСП и диэлектрика; моды ТЕ поляризации низших порядков спространяются в структуре без отсечки вплоть до значения частоты поперечного пического фонона ат; у объёмных ТМ мод наблюдается изменение порядка моды . единицу на частоте продольного оптического фонона соь; КР чётных и нечётных 1верхностных мод наиболее существенно меняются в области малых толщин [ёнки ВТСП, а поляризационная структура поверхностных мод существенно висит от частотной области, в которой возбуждаются поверхностные поляритоны.

Решена задача о падении плоских монохроматических ТЕ и ТМ волн из электрика на биизотропную среду и найдены коэффициенты Френеля, зволяющие в явном виде учесть кросс-поляризованные компоненты отраженных лн и описать прохождение каждой из собственных циркулярно-поляризованных лн через границу раздела срсд; показано, что кросс-поляризованные компоненты раженных от биизотропной среды волн не исчезают, т.е. геН г 0, г)1е ф О при >бых ненулевых параметрах киральности и невзаимности.

Исследованы явление ИВВ и тепловыделение в биизотропной среде, показано, о полный поток электромагнитной энергии в области взаимодействия состоит из рциапьных потоков Эл и , отвечающих прямой и обратной тохроматическим волнам, и пропорционального произведению амплитуд гречных волн интерференционного потока в1"'; в непоглощающей биизотропной еде вследствие зависимости всех составляющих полного потока от параметра взаимности х можно реализовать ситуацию, в которой полный поток энергии зновится равным интерференционному потоку (парциальные потоки исчезают), и этом выполняется условие: е'/и' - <0, где е' и ¡л' - вещественные части ДП уШ среды.

В мелкослоистой периодической структуре магнетик - полупроводник в лисимости от взаимной ориентации оси периодичности, магнитного ПОЛЯ И янового вектора распространяющейся в структуре волны определены тензорные териальные параметры и дисперсионные свойства собственных волн.

Обнаружено, что в магнитогиротропной киральной диссипативной среде для эственной волны с левым вращением плоскости поляризации может быть злизован режим отрицательного показателя преломления; причем величина ешнего магнитного поля и параметр киральности к существенно влияют на знак казателя преломления.

Показано, что дисперсионные характеристики трёхслойных волноводов с $личными комбинациями левых (с отрицательным показателем преломления) и авых (с положительным показателем преломления) слоев кардинально тчаются от известных дисперсионных кривых для традиционных волноводов и цественно зависят от отношений ДП и МП слоев т] (подложка - направляющий

имптотами

е3(а>) и еа(со) - диэлектрические

слой) и Ç (покровная среда - направляющий слой), а также степени асимметр] структуры а; распространение объёмной (т - 0) и поверхностных ms = 0, 1 мод указанных структурах ограничиваются тремя значениями нормированной К Ьс0 = а(|»7/С|3 -I)"1, Ъл = (1-Н2)-1, Ьс2 = (1 + а|сГ)/(1-КГ); в случае равенст нулю эффективной толщины структуры внутри направляющего слоя возника эффект «зацикливания» волноводной моды, обусловленный отрицательное^ сдвига Гуса-Хенкена на одной или обеих границах структуры.

9. Изучены режимы распространения света, в частности, периодичное изменения KP и толщин отсечки мод волноводного слоя в четырёхслойш оптических структурах с высокопреломляющим покровным слоем, показа! возможности эффективного управления волноводными и энергетически! характеристиками и осуществления избирательного возбуждения ТЕ и ТМ мод.

10. Проведен анализ частотного преобразования и отсечки волноводных мод планарных трёх- и четырёхслойных волноводах с учётом значительного поглощен (усиления) в слоях и резонансного поведения ДП, обнаружены частота] интервалы, в котором затухание ТЕ мод превосходит затухание ТМ мод.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Волноводная оптоэлектроника / Под ред. Тамира Т.М. М: Мир. 1991. 575 с.

2. Поверхностные поляритоны / Под ред. Аграновича В.М., Миллса Д.Л. M.: Hayi 1985. 525 с.

3. Carson R.F., Batchman Т.Е. Multimode phenomena in semiconductor-clad dielect: optical waveguide structures // Applied Optics. 1990. V.29. №18. P.2769-2780.

4. Чайка Г.Е., Мальнев B.H., Панфилов М.И. Дифракция светового излучения волнах пространственного заряда // Оптика и спектроскопия. 1996. Т.81. №3. C.4É 483.

5. Basov D.N., Timusk Т. Electrodynamics of high-Tc superconductors // Review Modern Physics. 2005. V.77. №2. P.721-779.

6. Третьяков С.А. Электродинамика сложных сред: киральные, биизотропные некоторые бианизотропные среды. Радиотехника и электроника. 1994. Т.39. №1 С.1457-1470.

7. Каценеленбаум Б.З., Коршунова E.H., Сивов А.Н.. Шатров А.Д. Киральн] электродинамические объекты. Успехи физических наук. 1997. Т.167. №11. С.12С 1212.

8. Горкунов М.В., Лапин М.В., Третьяков С.А, Методы кристаллооптики исследовании электромагнитных явлений в метаматериалах. Обзор Кристаллооптика. 2006. Т.51. №6. С.1117-1132.

9. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательны] значениями еиц// Успехи физических наук. 1967. Т.92. №3. С. 517-526.

10. Pendry J. В. Negative refraction makes a perfect lens // Physical Review Lette 2000. V. 85. P.3966-3969.

11. I .akhtakia A. Handedness reversal of circular Bragg phenomenon due to negati real permittivity and permeability // Optics Express. 2003. V.l 1. No.7. P.716-734.

Shamonina E., Kalinin V.A., Ringhofer K.N., Solymar L. Magnetoinductive ives in one, two, and three dimensions // Journal of Applied Physics. 2002. V.92. 5252-6261.

Berman P.R. Goos-Hanchen shift in negatively refractive media // Physical Review 2002. V. 66. P.067603-3.

Sihvola A.H., Lindell I.V. Using Brewster angle for measuring microwave material rameters of bi-isotropic and chiral media // IEEE Microwave Theory Technics-S Digest. 92. AA-7.P.1135-1138.

Демидов C.B., Кушнарев K.B., Шевченко B.B. Дисперсионные свойства мод ральных планарных оптических структур // Радиотехника и электроника. 1999. 44. №7. С.885-890.

Гуревич А.Г., Мелков Г.А. Магнитные колебания и волны. М.: Наука. 1994.

4 с.

Tichit Р. Н., Moreau A., Granet G. Localization of light in a lamellar structure with t-handed medium: the light wheel // Optics Express. 2007. V. 15. №23. P.14961-14966.

Tsakmakidis K. L., Boardman A.D., Hess O. "Trapped rainbow" storage of light in tamaterials //Nature. 2007. V.450. 15 November. P.397-401.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Шутый A.M., Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волноводные режимы шространения света в четырехслойных планарных структурах // Радиотехника и ¡ктроника. 1999. Т.44. №4. С.425-430.

Шутый A.M., Семенцов Д.И., Казакевич А.В., Санников Д.Г. Волноводные кимы градиентного планарного волновода с покровным слоем // Журнал щической физики. 1999. Т.69. Вып.И. С.74-79.

Семенцов Д.И., Шутый A.M., Санников Д.Г. Волноводные свойства гырёхслойной резонансной планарной структуры // Письма в ЖТФ. 1999. Т.25. [п.21. С.8-14.

Санников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M., Казакевич А.В. Лучевая модель шоводных режимов в многослойном градиентном волноводе // Письма в ЖТФ. )9. Т.25. Вып.24. С. 18-23.

Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Режимы каналирования излучения в •ыоёхслойном волноводе с поглощающим покровным слоем // Радиотехника и ктроника. 2000. Т.45. №6. С.670-675.

Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Волноводные свойства ырёхслойной планарной структуры с поглощающим покровным слоем // зестия вузов. Физика. 2000. №7. С.79-Е5.

Казакевич А.В., Санников Д.Г. Термодиффузионное формирование профилей сазателя преломления в ионообменных стеклянных волноводах // Автометрия. >0. №6. С. 121-125.

Банников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M. Характерные толщины ырёхслойной волноводной структуры // Известия вузов. Физика. 2001. №4. С.94-

Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Волноводные моды и характерные щины четырёхслойной волноводной структуры // Физика волновых процессов и ;иотехнические системы. 2001. Т.4. №2. С.31-36.

10. Kapustin V.V., Kazakevich A.V., Sannikov D.G. Influence of annealing of diffusion characteristics and optical losses of multimode Ag+-glass waveguides // Opt Communications. 2002. V.205. Is. 1-3. P.87-94.

11. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Режимы отсечки в планарных волноводах усилением (поглощением) // Письма в ЖТФ. 2002. Т.28. Вып.20. С.42-49.

12. Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Волноводные режи: четь грех с л ош ю й резонансной планарной структуры // Радиотехника и электрони 2002. Т.47. №1. С.48-54.

13. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Поверхностная мода диэлектрическс волновода с металлической подложкой // Письма в ЖТФ. 2003. Т.29. Вып.9. С.1-8.

14. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волноводные свойства планарной структуры металлической подложкой // Радиотехника и электроника. 2004. Т.49. №10. С.11! 1198.

15. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Брэгговское отражение света на воль пространственного заряда в полупроводниковом волноводе // Письма в ЖТФ. 20 Т.32. Вып.6 . С.68-76.

16. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Коллинеарное взаимодействие света с волна пространственного заряда в полупроводниковом волноводе // Радиотехника электроника. 2006. Т.51. №6. С.720-727.

17. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волноводное взаимодействие света усиливающейся волной пространственного заряда // Физика твёрдого тела. 20' Т.49. №3. С.468-472.

18. Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Коллинеарное взаимодействие волноводн оптических мод с усиливающейся волной пространственного заряда // Оптика спектроскопия. 2007. Т. 102. №4. С.656-660.

19. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Интерференция встречных волн в невзаимг киралыюй среде // Письма в ЖТФ. 2007. Т.ЗЗ. Вып.23. С.19-26.

20. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Интерференция встречных волн тепловыделение в биизотропной среде // Физика волновых процессов радиотехнические системы. 2008. Т.П. №1 . С.34-40.

21. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Электромагнитные волны магнитогиротропной киралыюй среде // Письма в ЖТФ. 2008. Т.34. Вып. 10. С.39-<

22. Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Преобразование волноводных мод усиливающейся волне пространственного заряда // Доклады Академии наук. 20 Т.422. №9. С. 40-44.

23. Sannikov D.G., Sementsov D.I., Zhirnov S.V. Magnetic polaritons on the interfi of superconductor and ferromagnet // Solid State Phenomena. 2009. V. 152-153. P.3i 372.

24. Санников Д.Г. Кросс-поляризация света на границе раздела «диэлектрик биизотропная среда» // Письма в ЖТФ. 2009. Т.35. Вып.8. С. 14-21.

25. Санников Д.Г., Жирнов C.B., Семенцов Д.И. Магнитные поляритоны границе сверхпроводника и ферромагнетика // Физика твёрдого тела. 20

Т> г 1 Г\ /-V 1 Лл 4 1 ПЛО

1 .3 i. 13ыи.у. ^.lözh-iozö.

26. Санников Д.Г. Волноводные свойства планарных структур, содержащих cj с отрицательным показателем преломления // Физика волновых процессов радиотехнические системы. 2009. Т. 12. №2. С.30-38.

Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Дисперсия поверхностных волн на границе электрика и ВТСП с учётом диссипации // Письма в ЖТФ. 2009. Т.35. Вып.23. 51-69.

Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Дисперсионные свойства поверхностных ляритонов на границе ВТСП и диэлектрика с учётом диссипации // Физика грдого тела. 2010. Т.52. Вып.4. С.633-638.

Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Поверхностные и объёмные волны в правляющих структурах на основе сверхпроводника и диэлектрика // диотехникаи электроника. 2010. Т.55. №4. С.469-479.

Санников Д.Г. Особенности отражения и преломления плоских гктромагнитных волн на границе раздела «диэлектрик - биизотропная среда» // пика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010. Т.13. №1. С.15-20.

Казакевич A.B., Санников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M. Оптические ды 4-слойного планарного волновода // 31 научно-техническая конференция шть II). Ульяновск. 1997. УлГТУ. С.66-67.

Санников Д.Г., Казакевич A.B., Шутый A.M. Оптические моды в 4-слойных анарных волноводных структурах // V международный совещание-семинар

LnyiW-tlV-pnU-^i'lOlri-J^WIVt-i^ llpUWJlCiVlDl IlUDUn 1СЛПНДШ/. IVHJVlVöa. 1У7 О. 1V1JJ 1 У

Баумана. С.238-239.

Казакевич A.B., Санников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M. Измерение раметров диффузии при термоотжиге ионообменных Ag'''-волноводов // III ^российская научно-техническая конференция "Методы и средства измерений зических величин", Н.Новгород. 1998. С.31-32

Шутый A.M., Санников Д.Г. Частотная динамика волноводных мод в 4-эйной планарной резонансной структуре // Международная конференция щзические процессы в неупорядоченных структурах (US-99)», Ульяновск. 1999. 58.

Казакевич A.B., Леонтьев A.B., Санников Д.Г. Влияние термоотжига на гические параметры многомодовых Ag+ - волноводов в стекле // Ученые записки ГУ. Сер. физическая. 2001. Вып.2. С. 11-15.

Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волны пространственного заряда в пупроводниках ганновского типа // III международная научно-техническая зфсренции «Физика и технические приложения волновых процессов. Волгоград. 34. С.274-275.

Санников Д.Г., Кудашов С.Н. Исследование распространения волн эстранственного заряда в полупроводниковой пленке в зависимости от уровня -ирования полупроводника // VII международная научно-техническая гференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы», ьяновск. УлГУ. 2005. С.89.

Санников Д.Г. Характер взаимодействия оптических направляемых мод в пупроводниковом волноводе с усиливающейся волной пространственного заряда IV международная научно-техническая конференция «Физика и технические

-----------— ---------- Г Г---------.4 ТГ------.. ОЛПС Г< 1Г\ п 1

пилпиг*шл ц^ицс^ио^, ШШПЙИ iWUlUJJUA. J. 1.

Санников Д.Г. Взаимодействие оптических мод с нарастающей по амплитуде шой пространственного заряда // VIII международная научно-техническая

конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистем Ульяновск. 2006. С.236.

40. Кудашов С.Н., Санников Д.Г. Исследование режимов распространения boj пространственного заряда в полупроводнике в зависимости от концентра) свободных носителей // Ученые записки УлГУ. Сер. физическая. 2006. Вып.1. С.1 117.

41. Санников Д.Г. Исследование режимов отсечки в планарных киралы оптических волноводах // IV всероссийская конференция «Необратимые процесс природе и технике». Москва. 2007. МГТУ им. Баумана Н.Э. С.522-524.

42. Санников Д.Г. Встречная интерференция электромагнитных волн невзаимной киральной среде // II конференция молодых ученых "Наноэлектрош нанофотоника и нелинейная физика». Саратов. 2007. Саратовский филиал ИРЭ Р/ С.46-47.

43. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Электромагнитные волны в гиротрога невзаимной киральной среде // VI международная научно-техническая конферен «Физика и технические приложения волновых процессов. Казань. 2007. С. 152.

44. Кузнецов Ю.Н., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Интерференционные эффе] в системе двух резонансных излучающих диполей /У 6-я Всероссийская молодеж научная школа «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойс и применение». Саранск. 2007. С. 150.

45. Горянов A.B., Санников Д.Г. Волноводные эффекты в планарных оптичес киральных невзаимных структурах // 6-я Всероссийская молодежная научная шк «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применен! Саранск. 2007. С. 136.

46. Санников Д.Г. Прохождение электромагнитных волн че магнитогиротропную киральную композитную среду // IX международная науч техническая конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии микросистемы». 2007. Абрау-Дюрсо. С. 12.

47. Санников Д.Г. Коллинеарное взаимодействие оптических мод нарастающими по амплитуде волнами пространственного заряда // Нелинеш мир. 2007. Т.5. №5. С.331.

48. Sannikov D.G. Guiding properties of planar negative refractive index waveguidí 13th IEEE Biennial Conference on Electromagnetic Field Computation. Athens, (ire< 2008. P.126.

49. Санников Д.Г. Направляющие свойства планарных структур на основе ле1 сред // III региональная конференция молодых учёных «Наноэлектрош нанофотоника и нелинейная физика». Саратов. Саратовский филиал ИРЭ РАН. 2( С.124-127.

50. Sannikov D.G., Sementsov D.I., Zhirnov S.V. Magnetic polaritons on the interl of superconductor and ferromagnetic // Moscow international Symposium on Magneti Moscow State University. 2008. P.144.

51. Санников Д.Г. Прямые и обратные волны в магнитогиротропной кираль: среде // X международная научно-техническая конференция «Оп наноэлектроника, нанотехнологии и микросхемы». 2008. Ульяновск. УлГУ. С.12.

52. Санников Д.Г. Дисперсионные свойства магнитофотонных кристаллов // международная конференция «Математическое моделирование физичес*

:нических, экономических и социальных систем и процессов». Ульяновск. УлГУ. )9. С.242-243.

Санников Д.Г. Дисперсионные свойства направляемых мод в волноводах на юве ВТСП и диэлектрика // XI международная научно-техническая конференция пто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». 2009. Ульяновск. ГУ.С.101.

Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Дисперсионные свойства поверхностных волн границе ферромагнетика и сверхпроводника // XXI международная конференция МММ-ХХ1». 2009. Москва. МГУ. С.928-929.

Санников Д.Г. Волноводные оптические микрорезонаторы на основе левых :д // IV российский семинар по волоконным лазерам. 2010. Ульяновск. УлГУ. 07.

Санников Д.Г. Собственные волны анизотропного планарного волновода со >исто-периодическим заполнением: мелкослоистое приближение // XII кдународная научно-техническая конференция «Опто-, наноэлектроника, ютехнологии и микросхемы». 2010. Ульяновск. УлГУ. С. 104.

Благодарности

Выражаю свою глубокую признательность и благодарность моему научному тавнику Дмитрию Игоревичу Семенцову, с которым мне посчастливилось ¡о гать много лет.

Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность Анне 1ентиновне Казакевич, Анатолию Михайловичу Шутому и Сергею Дмитриевичу матову за поддержку и ценные советы.

Список сокращений

Б - Вентцеля-Крамерса-Бриллюэна;

3 - волна пространственного заряда;

СП - высокотемпературный сверхпроводник;

- диэлектрическая проницаемость; В - интерференция встречных волн;

- инфра-красный;

- константа распространения; 1 - магнитная проницаемость;

4 - сверхвысокие частоты;

С - слоисто-периодическая структура.

Подписано в печать 27.09.2010. Формат 60x84/16. Усл. печ. л. 2,0. Бумага книжно-журнальная. Гарнитура Times New Roman. Тираж 130 экз. Заказ № 89

Отпечатано с оригинал-макета в Издательском центре Ульяновского государственного университета 432000, г. Ульяновск, ул. Л. Толстого, 42

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛОСКОСЛОИСТЫХ

НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУР.

1.1. Трёхслойные планарные оптические волноводы.

1.2. Способы возбуждения волноводных мод.

1.3. Методы изготовления пассивных планарных волноводов.

1.4. Термодиффузионное формирование профилей показателей преломления в ионообменных стеклянных волноводах.

1.5. Преобразование волноводных мод в многослойных планарных направляющих структурах

1.6. Особенности распространения света в ступенчатых четырёхслойных волноводах без поглощения

1.7. Оптические моды в градиентных четырёхслойных волноводах

Выводы.

ГЛАВА 2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ, ЛОКАЛИЗАЦИЯ И УПРАВЛЕНИЕ

ОПТИЧЕСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ В ПОГЛОЩАЮЩИХ И

РЕЗОНАНСНЫХ ВОЛНОВОДАХ.

2.1. Распространение света и режимы отсечки в планарных трёхслойных волноводах с усилением.

2.2. Поверхностная мода трёхслойного диэлектрического волновода с металлической подложкой.

2.3. Объёмные оптические моды волновода с резонансной подложкой.

2.4. Волноводные свойства четырёхслойной структуры с поглощающим покровным слоем.

2.5. Режимы распространения и трансформация мод в четырехслойном резонансном планарном волноводе.

Выводы.

ГЛАВА 3. КОЛЛИНЕАРНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ СВЕТА С ВОЛНАМИ

ПРОСТРАНСТВЕННОГО ЗАРЯДА В ПОЛУПРОВОДНИКОВОМ

ВОЛНОВОДЕ.

3.1. Физические основы распространения волн пространственного заряда.

3.2. Коллинеарное взаимодействие оптических волноводных мод в полупроводниковом волноводе: отсутствие усиления волн пространственного заряда.

3.3. Коллинеарное взаимодействие оптических волноводных мод в полупроводниковом волноводе при усилении волн пространственного заряда и полном фазовом синхронизме.

3.4. Коллинеарное взаимодействие оптических волноводных мод в полупроводниковом волноводе в условиях усиления волн пространственного заряда и нарушенного фазового синхронизма.

Выводы.

ГЛАВА 4. ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ОБЪЁМНЫЕ МОДЫ В

НАПРАВЛЯЮЩИХ СТРУКТУРАХ, СОДЕРЖАЩИХ

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ СВЕРХПРОВОДНИКИ.

4.1. Электродинамические свойства высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП).

4.2. Поверхностные и объёмные волны в направляющих структурах на основе сверхпроводника и диэлектрика.

4.3. Дисперсия поверхностных волн на границе диэлектрика и ВТСП с учётом диссипации в сверхпроводнике.

4.4. Дисперсионные характеристики поверхностных волн на границе диэлектрика и ВТСП с учётом диссипации в обеих средах

4.5. Магнитные поляритоны на границе сверхпроводника и ферромагнетика.

Выводы.

ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ И ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ

В КИРАЛЬНЫХ И БИИЗОТРОПНЫХ КОМПОЗИТНЫХ

СТРУКТУРАХ.

5.1. Основные понятия о киральных и биизотропных средах и их свойства.

5.2. Отражение и преломление плоских электромагнитных волн на границе раздела «диэлектрик - биизотропная среда».

5.3. Интерференция встречных волн и тепловыделение в биизотропной среде.

5.4. Исследование режимов отсечки в планарных киральных оптических волноводах.

Выводы.

ГЛАВА 6. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА И НАПРАВЛЯЮЩИЕ СВОЙСТВА

МЕТАМАТЕРИАЛОВ С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ПОКАЗАТЕЛЕМ

ПРЕЛОМЛЕНИЯ.

6.1. Электродинамические свойства метаматериалов.

6.2. Дисперсионные и направляющие свойства периодической мелкослоистой структуры магнетик-полупроводник

6.3. Реализация отрицательного показателя преломления для собственных электромагнитных волн в магнитогиротропной киральной среде

6.4. Волноводные свойства планарных структур, содержащих слои с отрицательным показателем преломления.

Выводы.

Актуальность темы. Изучение волновых процессов и проблем управления оптическим излучением в твёрдом теле является одним из важнейших приоритетов в современной теоретической и прикладной физике. Особую роль указанные направления играют в современной оптоэлектронике, которая рассматривает проблемы совместного использования оптических и электронных методов обработки, передачи и хранения информации. В когерентной оптоэлектронике в качестве базовых элементов широко используются полубесконечные направляющие структуры и планарные волноводы, конструктивно объединяемые с интегрально-, волоконно-оптическими и электронными компонентами различного функционального назначения. Использование полубесконечных направляющих структур для возбуждения поверхностных электромагнитных волн (плазмонов, поляритонов и т.д.) позволяет значительно улучшить характеристики оптических и электронных компонентов, таких как датчики, модуляторы, переключатели и поляризаторы. К достоинствам планарных волноводов следует отнести их компактность, экономичность, а также незаменимость в ряде интегрально-оптических устройств — модуляторах, дефлекторах, в планарных фокусирующих элементах и т.д.

Особенности распространения объёмных волноводных мод в плоских трехслойных структурах, прозрачных в оптическом диапазоне, равно как и поверхностных электромагнитных волн на границах раздела традиционных сред, достаточно хорошо изучены [1-3]. В этой связи особое значение приобретает изучение электродинамических и оптических свойств волноведущих структур различных конфигураций (полубесконечных, трёх- и многослойных), создаваемых на основе новых и перспективных композитных материалов, что позволило бы решить проблему формирования высокоэффективных пассивных и активных элементов с заданными рабочими характеристиками.

Интерес к четырехслойным оптическим волноводам вызван их уникальными свойствами, обусловленными эффектами периодической связи между волноводными модами покровного и основного направляющих слоев. Благодаря этому, такие структуры перспективны для создания поляризационных и частотных фильтров, гетероструктурных интегрально-оптических излучателей и фотодетекторов. До сих пор малоизученными оставались вопросы влияния поглощающего слоя четырехслойной планарной структуры на распространение мод и распределение их энергетических потоков как в случае слабого, так и сильного поглощения, обусловленного резонансной частотной зависимостью диэлектрической проницаемости.

Исследованию особенностей распространения и преобразования волн различной физической природы в периодических структурах на протяжении многих лет уделяется самое пристальное внимание [172176,187,188,193]. Известно, что в полупроводниковых кристаллах в условиях отрицательной дифференциальной подвижности (эффект Ганна) возможна генерация волн пространственного заряда, образующих периодическую электронную решётку. Оценка глубины модуляции диэлектрической проницаемости в предганновском режиме даёт значения величины Аб- , достаточные для эффективного взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона [181,182]. Вместе с тем, до сих пор не проводилось подробного рассмотрения коллинеарного взаимодействия оптических волноводных мод на периодической электронной решётке в направляющих полупроводниковых структурах.

Использование сверхпроводящих материалов при создании туннельных переходов, линий передачи и направляющих структур стало основой для появления оптоэлектронных устройств нового поколения. Элементы, содержащие сверхпроводники, находят широкое применение при создании многочисленных устройств и приборов СВЧ и миллиметрового диапазонов - модуляторов, фильтров, болометров, мультиплексоров, резонаторов, линий задержки, интерферометров на джозефсоновских переходах. В последнее время повышенный интерес вызывают исследования электродинамических свойств волноведущих структур на основе купратных высокотемпературных сверхпроводников, из которых наиболее изученными являются керамические соединения

УВаСиО [207-214,220]. При этом многие теоретические вопросы распространения электромагнитного излучения, в особенности в ИК-области, остаются неясными из-за сложности микроструктуры указанного сверхпроводника, его анизотропных свойств, наличия псевдощели и т.п.

Электродинамика искусственных киральных и биизотропных сред быстро развивается с конца 80-х гг. прошлого века, что во многом связано с успехами в создании композитных материалов, структурированных в микроскопическом и нанометровом масштабе [232-234,244-246]. Киральные и биизотропные среды обладают магнитоэлектрическими свойствами, обусловленными проявлением пространственной дисперсии. В этой связи явление киральности иногда называют пространственной дисперсией первого порядка. Поэтому при изучении направляющих структур на основе указанных сред приходится сталкиваться также с новыми специфическими задачами, не характерными для традиционных волноведущих структур.

Отдельный интерес представляют вопросы распространения электромагнитного излучения в метаматериалах. Под метаматериалом принято понимать композитную среду на основе идентичных искусственных структурных элементов, обладающую необнаруженными в природе характеристиками [246,253-256]. Опыт последних лет показывает, что затраты на создание таких сред оправдывается широкими возможностями их научно-технического применения. В левых метаматериалах, характеризующихся одновременно отрицательными диэлектрической и магнитной проницаемостями, волновой вектор и электрическое и магнитное поля волны образуют левую ортогональную тройку. Это приводит к появлению целого ряда явлений, не встречающихся в обычных (правых) средах — отрицательный показатель преломления, обратный эффект Доплера и Вавилова-Черенкова [253], субволновое разрешение оптического изображения [257], обратный круговой эффект Брэгга „ [258], магнитоиндуктивные волны [259], отрицательный сдвиг Гуса-Хенкена [260]. Отметим, что многие из перечисленных эффектов могут быть ясно объяснены с помощью аппарата феноменологической электродинамики. В последнее время наблюдается тенденция перехода из СВЧ области в область больших частот, а также прилагаются заметные усилия экспериментаторских групп по созданию левых сред для инфракрасного и видимого диапазона. Уже обнаруженные экспериментально электромагнитные и оптические свойства метаматериалов и содержащих их структур открывают большие перспективы для развития этой области физики и указывают на актуальность исследований в этом направлении.

Таким образом, исследование в рамках единого феноменологического подхода волновых явлений в широком классе новых искусственных направляющих структур является актуальным и имеет важное научное и практическое значение.

Целью диссертационной работы является исследование волновых процессов и возможностей управления электромагнитным излучением в планарных структурах с частотной и пространственной дисперсией, включающее изучение особенностей распространения и взаимодействия собственных монохроматических волн в поглощающих, резонансных, киральных и левых направляющих средах и волноводах.

Для достижения поставленной цели требовалось решить следующие задачи:

- проанализировать особенности волноводного распространения и локализации света в ступенчатых и градиентных четырёхслойных волноводах с высокопреломляющим покровным слоем, а также в структурах, содержащих поглощающие, усиливающие слои и слои с резонансной частотной зависимостью диэлектрической проницаемости;

- рассмотреть коллинеарное взаимодействие оптических ТЕ и ТМ мод на периодической решётке, образованной волнами пространственного заряда в полупроводниковой волноводной структуре;

- изучить дисперсионные и волноводные свойства полубезграничных и трёхслойных направляющих структур, содержащих высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП), исследовать условия распространения поверхностных и объёмных магнитных поляритонов, их чувствительность к изменению параметров структуры и воздействию внешнего магнитного поля;

- провести анализ явления кросс-поляризации плоских монохроматических волн на границе раздела «диэлектрик-биизотропная среда» и исследовать особенности интерференции встречных волн и тепловыделения в биизотропной среде;

- найти дисперсионные характеристики собственных электромагнитных волн в магнитоуправляемых композитных слоисто-периодических структурах различных типов, в магнитогиротропной продольно-намагниченной киральной среде вблизи ферромагнитного резонанса, и выявить частотные области отрицательности показателя преломления;

- провести исследование волноводных режимов для поверхностных и объёмных мод в планарных структурах, включающих слои на основе левых материалов с отрицательным показателем преломления.

Научная новизна работы.

1. В ступенчатых и градиентных четырёхслойных оптических волноводах с высокопреломляющим покровным слоем получено условие набега фазы Ь3Нг = (т3 + а) п (где Ь3 , Уц , т3 - толщина, поперечное волновое число и модовый индекс в покровном слое, а число а е [ОД]), позволяющее адекватно описывать распространение света в структурах с учётом периодичности изменения констант распространения и толщин отсечки направляемых мод волноводного слоя.

2. Показано, что в планарных направляющих четырёхслойных структурах при наличии значительного поглощения (усиления) либо частотной дисперсии одного из слоёв возникает преобразование модового порядка, имеются частотные интервалы, где затухание ТЕ мод превосходит затухание ТМ мод, а в области отрицательности диэлектрической проницаемости покровного слоя модовое затухание значительно уменьшается.

3. Впервые получены дисперсионное соотношение для собственных волн пространственного заряда в планарной полупроводниковой структуре и аналитические выражения для эффективности однонаправленного и встречного преобразования ТЕ и ТМ мод в волноводе с усиливающейся волной пространственного заряда как при наличии, так и в отсутствие фазового синхронизма.

4. В рамках модели Гортера - Казимира в широкой частотной области исследованы волновые свойства полубезграничных и трёхслойных направляющих ВТСП-содержащих структур; сформулированы критерии существования поверхностных поляритонов в направляющих структурах с поглощающими слоями; получены дисперсионные уравнения для магнитных поляритонов в структуре ВТСП-ферромагнетик, обнаружена и изучена невзаимность дисперсионного поведения ТЕ поляритонов.

5. Впервые получены соотношения Френеля для случая наклонного падения плоских монохроматических волн на границу раздела «диэлектрик-биизотропная среда»; показано, что появление кросс-поляризации отражённой от биизотропной среды волны обусловлено, кроме киральности, также наличием невзаимности.

6. Впервые рассмотрено явление интерференции встречных волн в поглощающей биизотропной среде и найдено условие существования интерференционного потока электромагнитной энергии в непоглощающем биизотропном материале.

7. Построены тензоры эффективных материальных параметров в различных типах композитных однородно-намагниченных слоисто-периодических структур на основе сверхрешёток из полупроводника и ферромагнетика, выявлены возможности внешнего управления (с помощью магнитного поля) знаком эффективного показателя преломления как в указанных структурах, так и в магнитогиротропной продольно-намагниченной киральной диссипативной среде.

8. В трёхслойных планарных структурах, содержащих слои с отрицательным показателем преломления, установлен и исследован критерий вырождения волноводных мод, при котором проявляется эффект «зацикливания» светового луча.

Проведенные в работе исследования являются, в основном, новыми, а их результаты получены впервые.

Практическая значимость результатов работы.

1. Результаты исследования поглощающих, усиливающих и резонансных волноводных структур, а также направляющих структур с решёткой, образованной волнами пространственного заряда, могут быть использованы для создания новых пассивных и активных интегрально-оптических устройств: волноводных модуляторов, фильтров, вентилей и лазерных структур с перестраиваемым периодом решётки.

2. Выявленные особенности распространения объёмных волн и поверхностных поляритонов в ВТСП — содержащих структурах могут получить применение при разработке линий задержки, передающих линий и интегральных устройств обработки информации.

3. На основе эффектов кросс-поляризации и интерференции встречных волн в невзаимных киральных средах могут быть реализованы поляризационные и маскирующие покрытия, а также статические и динамические брэгговские решётки.

4. Результаты исследований волноводов с левыми средами могут быть применены при создании микрорезонаторных полостей нового типа, где для реализации распределённой обратной связи используется среда с отрицательным показателем преломления.

Достоверность результатов работы.

Достоверность результатов обусловлена соответствием выводов, сделанных на основе развитых теоретических моделей, результатам экспериментальных исследований других авторов. Результаты проведённых расчётов согласуются с экспериментальными данными, полученными другими исследователями, а найденные решения в предельных случаях переходят в ранее известные.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Наличие высокопреломляющего покровного слоя в планарных ступенчатых и градиентных структурах обуславливает возможность реализации волноводных режимов в основном и покровном слоях либо только в основном слое; периодичность изменения констант распространения, толщин отсечки мод основного слоя в зависимости от толщины покровного слоя позволяет эффективно управлять волноводными и энергетическими характеристиками, а также осуществлять избирательное возбуждение ТЕ и ТМ мод как при наличии, так и в отсутствие поглощения в структуре.

2. В планарных оптических волноводах с частотной дисперсией и резонансной частотной зависимостью диэлектрической проницаемости одного из слоев возникают аномалии в поведении модовых характеристик, не наблюдаемые в аналогичных нерезонансных структурах: в трёхслойном волноводе с поглощающей резонансной подложкой с увеличением номера моды проявляется отклонение от линейности частотной зависимости действительной части константы распространения в длинноволновой области и на участке вблизи оптического резонанса; в четырёхслойной резонансной волноводной структуре существуют характерные частоты, на которых происходит изменение модового порядка, т.е. переход мод волноводного слоя в моды покровного.

3. Эффективность преобразования волноводных мод, взаимодействующих с нарастающей вдоль направления распространения волной пространственного заряда в тонком слое полупроводника, существенно зависит от уровня усиления волны и величины отстройки от фазового синхронизма; обмен мощностью между модами в условиях усиления для однонаправленной связи носит неэквидистантный характер, тогда как для разнонаправленной связи имеет место «вырождение» встречной и падающей мод, при котором они имеют одинаковую мощность во всей возмущённой области.

4. В полубезграничных направляющих поглощающих структурах «ВТСП-диэлектрик» поверхностные поляритоны распространяются при выполнении трёх критериев — 1) условия для константы распространения /? = /?'-1/3" : /?' > 0 (отсутствие обратной волны) и /?" > О (отсутствие усиления), 2) условия локализации, или положительности фазовых скоростей поляритонов в обеих средах: р' > О , к' > О и

3) положительности энергетического потока; в симметричном трехслойном волноводе на основе направляющей плёнки ВТСП и обкладок из полярного диэлектрика область существования объёмных мод ограничивается двумя частотно-зависимыми асимптотами, ТЕ моды низших порядков распространяются в структуре без отсечки вплоть до значения частоты поперечного оптического фонона, а у объёмных ТМ мод на частоте продольного оптического фонона происходит изменение порядка моды на единицу.

5. В биизотропной среде реализуется интерференция встречных волн, при которой полный поток энергии состоит из двух парциальных потоков, отвечающих только прямой и обратной монохроматическим волнам, и осциллирующего интерференционного потока, величина которого пропорциональна произведению амплитуд встречных волн; в непоглощающей биизотропной среде вследствие зависимости всех составляющих полного потока энергии от параметра невзаимности можно реализовать ситуацию, в которой полный поток становится равным интерференционному потоку, а парциальные энергетические потоки исчезают; кросс-поляризованные компоненты плоских монохроматических ТЕ и ТМ волн, отраженных от биизотропной среды, не исчезают при любых ненулевых параметрах киральности и невзаимности.

6. В магнитогиротропной киральной среде с потерями осуществим режим отрицательного показателя преломления для собственной волны с левым вращением плоскости поляризации; увеличение параметра киральности приводит к смещению показателя преломления в область отрицательных значений, причем, величина внешнего магнитного поля существенно влияет на знак показателя преломления.

7. Дисперсионные характеристики трёхслойных волноводов, включающих левые среды с отрицательным показателем преломления, кардинально отличаются от известных дисперсионных кривых для традиционных волноводов и существенно зависят от отношений диэлектрической и магнитной проницаемостей слоёв, а также степени асимметрии структуры; распространение основной объёмной и поверхностных мод в указанных структурах ограничиваются тремя значениями нормированной константы распространения; в случае нулевой эффективной толщины структуры внутри направляющего слоя возникает эффект «зацикливания» волноводной моды.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты работ, выполненных автором лично и в соавторстве с коллегами. В постановке задач и обсуждении результатов принимал участие научный консультант, профессор кафедры радиофизики и электроники УлГУ Д.И. Семенцов, при работе в соавторстве соискателю принадлежит определяющий вклад как в получении новых данных, так и при их анализе.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертационной работе, докладывались на 31-ой научно-технической конференции (Ульяновск, 1997); V международном совещании-семинаре «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 1998); 3-й всероссийской научно-технической конференции «Методы и средства измерений физических величин» (Нижний Новгород, 1998); международной конференции «Физические процессы в неупорядоченных структурах (US-99)» (Ульяновск, 1999); III, IV, V, VI международных научно-технических конференциях «Физика и технические приложения волновых процессов» (Волгоград, 2004; Нижний Новгород, 2005; Самара, 2006; Казань, 2007; Самара, 2008), на VII, VIII, IX, X, XI, XII международных научно-технических конференциях «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы» (Ульяновск, 2005-2006, 2008-2010; Абрау-Дюрсо, 2007); IV всероссийской конференции «Необратимые процессы в природе и технике» (Москва, 2007); 2-й и 3-й конференциях молодых ученых "Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2007 и 2008); 6-й Всероссийской молодежной научной школе «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение» (Саранск,

2007), международной конференции IEEE «13th Biennial Conference on Electromagnetic Field Computation» (Greece, Athens, 2008); международном симпозиуме «Moscow International Symposium on Magnetism», (Moscow,

2008); 7-й международной конференции «Математическое моделирование физических, технических, экономических и социальных систем и процессов» (Ульяновск, 2009), XXI Международной конференции «Новое в магнетизме и магнитных материалах» (Москва, 2009); на IV российском семинаре по волоконным лазерам (Ульяновск, 2010), на научных семинарах в Мордовском государственном университете им. Н.П. Огарёва и в Ульяновском государственном университете.

Исследования поддерживались грантом Carl Zeiss 2009 (№5-11) и грантом Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (мероприятие 1.3.1, ГК № П2603).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 56 печатных работ, из которых 30 статей в отечественных и зарубежных научных журналах, включённых в Перечень ВАК. Список авторский публикаций включён в общий список литературы.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы. Она изложена на 375 страницах текста, содержит 114 рисунков и 3 таблицы. Список литературы состоит из 385 наименований.

Выводы

Результаты данной главы опубликованы в работах [127, 128, 273, 274, 323, 325, 328, 351] и сводятся к следующему:

- в магнитогиротропной среде с потерями, обладающей свойством киральности, возможно осуществить режим отрицательного ПП для собственной волны с левым вращением плоскости поляризации;

- увеличение параметра киральности к приводит к смещению lili в область отрицательных значений, причем величина внешнего магнитного поля в данном случае существенно влияет на знак ПП; в гирокиральной пластине угол поворота плоскости поляризации собственных волн имеет во всех случаях нелинейную (ступенчатую) зависимость от толщины слоя;

- особенностью прохождения волны с через киральную магнитогиротропную пластину является существенное увеличение (более 100°) фарадеевского угла вращения от толщины пластины по сравнению с некиральной магнитогиротропной пластиной; проведён анализ распространения волноводных мод в трёхслойных структурах, содержащих слои с отрицательным 1111 (левые слои);

- обнаружено, что дисперсионные характеристики объёмных и поверхностных ТЕ и ТМ мод в трёхслойных ВВ с различными комбинациями левых и правых слоев кардинально отличаются от известных дисперсионных кривых для традиционных ВВ и существенно зависят от отношений ДП и МП слоёв 77 (подложка - направляющий слой) и £ (покровная среда - направляющий слой), а также степени асимметрии структуры;

- распространение объёмной (т =0) и поверхностных т3 = 0, 1 мод в указанных структурах ограничиваются тремя значениями нормированной КР: Ьс0 = а (¡77 / £\2 -1)"1, Ьс1 = (1 - \rj\Y, Ъс2 = (1 + а\ф/(1 - \ф; в случае равенства нулю эффективной толщины структуры внутри направляющего слоя возникает эффект «зацикливания» волноводной моды, обусловленный отрицательностью сдвига Гуса-Хенкена на одной или обеих границах структуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертационной работе теоретически исследованы волновые процессы и особенности управления электромагнитным излучением в плоскослоистых направляющих структурах. Полученные результаты сводятся к следующему.

1. На основе развитого феноменологического подхода показано, что эффективность преобразования однонаправленных и встречных волноводных мод в тонком слое полупроводника с нарастающей вдоль направления распространения ВПЗ определяется уровнем усиления ВПЗ (значением д") и величиной фазовой отстройки 28 = Рт - /Зп - д', где Рт,п ~ КР направляемых мод т-то и и.-го порядков, д = д'-гд" поперечное волновое число для ВПЗ; выявлены неэквидистантность межмодового обмена мощностью (для однонаправленной связи) и состояния «вырождения» падающей и отражённой мод (при встречной связи).

2. Для полубезграничных направляющих диссипативных структур типа «ВТСП-диэлектрик» сформулировано три критерия распространения поверхностных поляритонов — 1) условие для КР Р — Р' ~{р": Р' > О (отсутствие обратной волны) И Р" > 0 (отсутствие усиления), 2) условие локализации, или положительности фазовых скоростей поляритонов в обеих средах и 3) положительность энергетического потока 0) поверхностной волны.

3. Обнаружено, что в симметричном трехслойном волноводе на основе направляющей плёнки ВТСП и обкладок из полярного диэлектрика объёмные моды могут существовать в двух интервалах, ограниченных частотно-зависимыми асимптотами рй = / с и Р3 - со^^ / с, где

8в[со) и еа(а>) - диэлектрические проницаемости ВТСП и диэлектрика; моды ТЕ поляризации низших порядков распространяются в структуре без отсечки вплоть до значения частоты поперечного оптического фонона сот; у объёмных ТМ мод наблюдается изменение порядка моды на единицу на частоте продольного оптического фонона а>ь; КР чётных и нечётных поверхностных мод наиболее существенно меняются в области малых толщин плёнки ВТСП, а поляризационная структура поверхностных мод существенно зависит от частотной области, в которой возбуждаются поверхностные поляритоны.

4. Решена задача о падении плоских монохроматических ТЕ и ТМ волн из диэлектрика на биизотропную среду и найдены коэффициенты Френеля, позволяющие в явном виде учесть кросс-поляризованные компоненты отраженных волн и описать прохождение каждой из собственных циркулярно-поляризованных волн через границу раздела сред; показано, что кросс-поляризованные компоненты отраженных от биизотропной среды волн не исчезают, т.е. ге1г Ф О, гы Ф О при любых ненулевых параметрах киральности и невзаимности.

5. Исследованы явление ИВВ и тепловыделение в биизотропной среде, показано, что полный поток электромагнитной энергии в области взаимодействия состоит из парциальных потоков и отвечающих прямой и обратной монохроматическим волнам, и пропорционального произведению амплитуд встречных волн интерференционного потока в1111; в непоглощающей биизотропной среде вследствие зависимости всех составляющих полного потока от параметра невзаимности % можно реализовать ситуацию, в которой полный поток энергии становится равным интерференционному потоку (парциальные потоки исчезают), при этом выполняется условие: е'р! - < О > гДе и // - вещественные части ДП и МП среды.

6. В мелкослоистой периодической структуре магнетик - полупроводник в зависимости от взаимной ориентации оси периодичности, магнитного поля и волнового вектора распространяющейся в структуре волны определены тензорные материальные параметры и дисперсионные свойства собственных волн.

7. Обнаружено, что в магнитогиротропной киральной диссипативной среде для собственной волны с левым вращением плоскости поляризации может быть реализован режим отрицательного показателя преломления; причем величина внешнего магнитного поля и параметр киральности к существенно влияют на знак показателя преломления.

8. Показано, что дисперсионные характеристики трёхслойных волноводов с различными комбинациями левых (с отрицательным показателем преломления) и правых (с положительным показателем преломления) слоёв кардинально отличаются от известных дисперсионных кривых для традиционных волноводов и существенно зависят от отношений ДП и МП слоёв г/ (подложка - направляющий слой) и £ (покровная среда - направляющий слой), а также степени асимметрии структуры а; распространение объёмной (т = 0) и поверхностных т5 = 0, 1 мод в указанных структурах ограничиваются тремя значениями нормированной КР: Ьс0 = а (|г\ / -1)-1, Ьс1 = (1 - ^Г1,

Ьс2 = (1 + а[<^|2) /(1 - ; в случае равенства нулю эффективной толщины структуры внутри направляющего слоя возникает эффект «зацикливания» волноводной моды, обусловленный отрицательностью сдвига Гуса-Хенкена на одной или обеих границах структуры.

9. Изучены режимы распространения света, в частности, периодичность изменения КР и толщин отсечки мод волноводного слоя в четырёхслойных оптических структурах с высокопреломляющим покровным слоем, показаны возможности эффективного управления волноводными и энергетическими характеристиками и осуществления избирательного возбуждения ТЕ и ТМ мод.

10. Проведён анализ частотного преобразования и отсечки волноводных мод в планарных трёх- и четырёхслойных волноводах с учётом значительного поглощения (усиления) в слоях и резонансного поведения ДП, обнаружены частотные интервалы, в котором затухание ТЕ мод превосходит затухание ТМ мод.

1. Унгер Х.-Г. Планарные и волоконные оптические волноводы. М.: Мир. 1980. 656 с.

2. Адаме М. Введение в теорию оптических волноводов. М.: Мир. 1984. 512с.

3. Введение в интегральную оптику / Под ред. Барноски M. М.: Мир. 1977. 368 с.

4. Гончаренко А.М., Карпенко В.А. Основы теории оптических волноводов. Минск: Наука и техника. 1983. 237 с.

5. Снайдер А., Лав Дж. Теория оптических волноводов. М.: Радио и связь. 1987. 656 с.

6. Волноводная оптоэлектроника / Под ред. Тамира Т. М.: Мир. 1991. 575 с.

7. Хансперджер Р. Интегральная оптика. Теория и технология. М.: Мир. 1985.383 с.

8. Клэр Ж.-Ж. Введение в интегральную оптику. М.: Советское радио. 1980. 104 с.

9. Солимено С., Крозиньяни Б., Ди Порто П. Дифракция и волноводное распространение оптического излучения. М.: Мир. 1989. 664 с.

10. Kersten R.Th. The prism-film coupler as a précision instrument. Optica Acta. 1975. V.22. №6. P.503-513.

11. Wei J.S., Westwood W.D. A new method for determining thin-film refractive index and thickness using guided optical waves. Applied Physics Letters. 1978. V.32. №12. P.819-821.

12. Kersten R.Th. Numerical solution of the mode-equation of planar dielectric waveguides to determine their refractive index and thickness by means of a prizm-film coupler. Optics Communications. 1973. V.9. №4. P.427-431.

13. Редько В.П., Романенко А.А., Сотский А.Б. и др. Метод определения комплексных постоянных распространения мод ОВ. Письма в ЖТФ. 1992. Т. 18. №4. С.14-18.

14. Золотов Е.М., Киселев В.А., Сычугов В.А. Оптические явления в тонкопленочных волноводах. Успехи физических наук. 1974. Т. 112. Вып.2. С.231-273.

15. Фотоника / Под ред. Балкански М., Лалемана П. М.: Мир. 1978. 416 с.

16. Гончаренко A.M., Редько В.П. Введение в интегральную оптику. Минск: Наука и техника. 1975. 152 с.

17. Волноводные гофрированные структуры в интегральной и волоконной оптике. Труды ИОФАН. Т.34. М.: Наука. 1991. 194 с.

18. Van Roey J., Lagasse P. Coupled-beam analysis of integrated optics Bragg reflectors. Journal of the Optical Society of America. 1982. V.3. №3. P.337-342.

19. Свидзинский K.K. Теория брэгговской дифракции в планарном оптическом волноводе на решетках с ограниченной апертурой. Квантовая электроника. 1980. Т.7. №9. С. 1914-1925.

20. Свидзинский K.K. Оптические свойства волноводных дифракционных решеток характеристической формы. Квантовая электроника. 1981. Т.8. №10. С.2169-2176.

21. Goos V.F., Hänchen М. Ein neuer und fundamentaler Versuch zur Totalreflexion. Annalen der Physik. 1947. V.426. ls.7-8. P.333-346.

22. Маркузе Д. Оптические волноводы. М.: Мир. 1974. 576 с.

23. Chaubey V.K., Dey K.K. Frequency response of four-layer planar optical waveguide for orthogonally polarized modes. International Journal of Optoelectronics. 1994. V.9. №5. P.399-403.

24. Семенцов Д.И., Шутый A.M. Волноводные режимы магнитооптической брэгговской дифракции. I, II. Сборник статей Ульяновского госуниверситета. Ульяновск. Изд-во УлГУ. 1996. С. 1-36.

25. Елисеев П.Г. Введение в физику инжекционных лазеров. М.: Наука. 1983.294 с.

26. Семенов A.C., Смирнов В Л., Шмалько A.B. Интегральная оптика для систем передачи и обработки информации. М.: Радио и связь. 1990. 224 с.

27. Ye Z. Modes in optical waveguides formed by diffusion revisited. Applied Physics Letters. 1994. V.65. №25. P.3173-3175.

28. Колосовский E.A., Петров Д.В., Царев A.B. Численный метод восстановления профилей показателя преломления диффузионных планарных волноводов. Квантовая электроника. 1981. Т.8. №12. С.2557-2568.

29. Kumar A., Khular E. A pertubation analysis for modes in diffused waveguides with a gaussian profile. Optics Communications. 1978. V.27. №3. P.349-352.

30. White J.M., Heidrich P.F. Optical waveguide refractive index profiles determined from measurement of mode indices: a simple analysis. Applied Optics. 1976. V.15. №1. P.151-155.

31. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах. М.: Изд-во Академии наук СССР. 1957. 436 с.

32. Kumar Sh., Srinivas Т., Selvarajan A. Transform technique for planar optical waveguides. Journal of the Optical Society of America A. 1991. V.8. №11. P.1681-1687.

33. Bao C., Gomez-Reino C. Perez M.V. Off-Gaussian beam propagation through planar waveguides with a hyperbolic secant refractive index profile. Pure and Applied Optics A. 1996. V.5. №6. P.791-798.

34. Колосовский E.A., Петров Д.В., Яковкин И.Б. Количественный анализ распространения света в неоднородных анизотропных волноводах. Квантовая электроника. 1983. Т.10. №9. С.1786-1792.

35. Petrov D.V., Kolosovsky Е.А. Radiation modes of an anisotropic optical waveguide with arbitrary refractive index profile. Optics Communications. 1996. V.124. №3-4. P.240-243.

36. De Nicola S. Unusual bound modes in asymmetrically graded planar waveguides. Applied Physics B. 1997. V.64. №4. P.485-486.

37. Tomer L., Canal F., De March L. Mode count in planar graded-index waveguides. Optics, Optical Systems and Applications: ECOOSA'88 Conference. Birmingham-Bristol-Philadelphia. 1988. P. 140-143.

38. Sharma A., Bindal P. Analysis of diffused planar and channel waveguides. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1993. V.29. №1. P.150-153.

39. Ding Hao. New approuch to the definition of mode indices in planar waveguides. Acta Optica Sinica. 1996. V.16. №4. P.504506.

40. Глебов Л.Б., Евтропьев C.K., Никоноров H.B. и др. Поляризационная селекция излучения в планарных волноводах на стекле. Доклады Академии наук СССР. 1990. Т.312. №2. С.358-360.

41. De Brabander G.N., Boyd J.T., Jackson H.E. Single polarization optical waveguide on silicon. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1991. V.27. №3. P.575-579.

42. Reisinger A. Characteristics of optical guided modes in lossy waveguides. Applied Optics. 1973. V.12. №5. P.1015-1025.

43. Himel M.D., Ruffner J.A., Gibbson U.J. Propagation losses of thin-film waveguides. Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers. 1987. V.835. №1. P.32-38.

44. Федосеев В.Г., Адамсон П.В. Сравнение коэффициентов поглощения (усиления) ортогональных направляемых мод симметричного плоского диэлектрического волновода. Журнал технической физики. 1981. Т.51. Вып. 12. С. 2546-2549.

45. Адамсон П.В. Лучевое описание затухания направляемых мод планарных оптических волноводов. Оптика и спектроскопия. 1989. Т.66. Вып.5. С.1172-1174.

46. Foresi J.S., Black M.R., Agarwal A.M. Losses in polycrystalline silicon waveguides. Applied Physics Letters. 1996. V.69. №15. P.2052-2054.

47. Seshadri S.R. Quasi-optics of a planar dielectric waveguide with dispertive substrate. Journal of the Optical Society of America A. 1998. V.15. Is.7. P.1952-1958.

48. Lacey J.P.R., Raynee F.P. Radiation loss from planar waveguides with random wall imperfections. IEEE Proceedings Journal. 1990. V.137. №4. P.282-288.

49. Bourillot E., Hosain S.I., Gondonnet J.P. et al. Determination of modecutoff wavelengths and refractive-index profile of planar optical waveguides with a photon scanning tunneling microscope. Physical Review B. 1995. Y.51. №16. P.l 1225-11228.

50. Глебов Л.Б., Докучаев В.Г., Морозова И.С. Простой метод восстановления профиля показателя преломления планарных волноводов. Оптика и спектроскопия. 1989. Т.66. Вып.5. С.1110-1114.

51. Борисов В.И., Войтенков А.И. Определение параметров одномодовых волноводов посредством изменения показателя преломления граничной среды. Журнал технической физики. 1981. Т.51. Вып.8. С. 1668-1670.

52. Batchelor S., Oven R., Ashworth D.G. Reconstruction of refractive index profiles from multiple wavelength mode indices. Optics Communications. 1996. V.131. №1-3. P.31-36.

53. Свечников Г.С. Элементы интегральной оптики. М.: Радио и связь. 1987. 104 с.

54. Ковалев JI.K. Вакуумное оборудование для производства тонкопленочных структур квантовой электроники. М.: ЦНИИ «Электроника». 1982. 84 с.

55. Маккоэн Д., Кутнер Р. Деградация окисных пленок за счет облучения плазмой при катодном распылении и ионном травлении. Труды института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. 1974. Т.62. №9. С.63-69.

56. William D.Sproul. New routes in the preparation of mechanically hard films. Science. 1996. V.273. P.889-892.

57. Dutta S., Jackson H.E., Boyd Y.T. Use the laser annealing to acheive low loss in Corning 7059 glass, ZnO, Si3N4, Nb205 , and Ta205 optical thin-film waveguides. Optical Engineering. 1983. V.22. №1. P.l 17-120.

58. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Бериша Р. М.: Мир. 1984. 336 с.

59. Tien Р.К. Light waves in thin films and integrated optics. Applied Optics. 1971. V.10. №11. P.2395-2413.

60. Редько В.П., Хомченко A.M. Квазигомогенные тонкопленочные оптические волноводы из фторсодержащих стекол. Известия Академии наук БССР. Серия физико-математических наук. 1988. №4. С. 69-72.

61. Аникин В.И., Зайцев С.В., Корольков В.И. и др. Исследование текстурированных пленок ZnO применительно к устройстваминтегральной оптики. В кн.: Интегральная оптика. Физические основы, приложения. Новосибирск: Наука. 1986. 128 с.

62. Glaser А.В., Subak-Sharpe G.E. Integrated Circuit Engineering. 1977. Addison-Wesley. Reading, MA. P. 169-181.

63. Ивановский Г.Ф., Петров В.И. Ионно-плазменная обработка материалов. М.: Радио и связь. 1986, 230 с.

64. Boenig H.V. Plasma technology in integrated optics: optical waveguides. Advanced Low-Temperature Plazma Chemistry, Technology and Applications. 1984. V.l. P.350-364.

65. Yoshimura R., Nikita M., Tomaru S. et al. Very low loss multimode polymeric optical waveguides. Electronics Letters. 1997. V.33. №14. P.1240-1242.

66. Krug W., Mia O. Optical absorption and scattering losses of PTS and poly (4-BCMU) thin filmed waveguides in the near infrared. Journal of the Optical Society of America B. 1989. V.6. №4. P.726-732.

67. Ulrich R., Weber H. Solution-deposited thin films as passive and active lightguides. Applied Optics. 1972. V.l 1. №2. P.428-434.

68. Lowndes D.H., Geohegan D.B. Puretzky A.A. et al. Synthesis of novel thin-film materials by pulsed laser depozition. Science. 1996. V.273. P.898-900.

69. Anderson A.A., Bonner C.L., Shepherd D.P. et al. Low loss (0.5 dB/cm) Nd: GdGa50i2 waveguide layers grown by pulsed laser depozition. Optics Communications. 1997. V.144. №4-6. P.183-186.

70. Pliska, Solcia С., Fluck D. et al. Radiation damage profiles of refractive indices of He ion-implanted KNbO waveguides. Journal of Applied Physics. 1997. V.81. №3. P.1099-1102.

71. Findakly T. Glass waveguides by ion exchange: a review. Optical Engineering. 1985. V.24. №2. P.244-250.

72. Ramaswamy R.V., Srivastava R. Ion-exchanged glass waveguides: a review. IEEE Lightwave Technology. 1988. V.6. №9. P.984-1001.

73. Аксёнов E.T., Липовский A.A., Павленко A.B. и др. Исследование оптических волноводов, сформированных диффузией из расплавов смесей нитратов. Журнал технической физики. 1981. Т.51. №9. С.874-876.

74. Аксенов Е.Т., Кухарев А.В., Липовский А.А. и др. Исследование оптических волноводов, формируемых с стеклах диффузией из расплавов нитратов. Журнал технической физики. 1982. Т.52. №12. С.2389-2393.

75. Ветров А.А., Волконский В.Б., Свистунов Д.В. Расчет, изготовление и исследование волноводов для интегрально-оптического гироскопа. Оптический журнал. 1999. Т.66. №5. С.57-63.

76. Геворкян С.Ш., Вендик И.Б. Интегрально-оптические элементы на основе стекла. Ленинград: Энергоатомиздат. 1991. 127 с.

77. Stewart G., Millar C.A., Laybom R.J. et al. Planar optical waveguides formed by silver-ion migration in glass. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1977. V.13. №4. P.192-199.

78. Дорош B.C., Одувалина И.А., Хотянская Е.Б. и др. Исследование оптических свойств диффузионных волноводов на стеклах. Журнал технической физики. 1983. Т.53. №9. С.1854-1856.

79. Gevorgyan S.S. Single-step buried waveguides in glass by field-assisted copper ion-exchange. Electronics Letters. 1990. V.26. №1. P.38-39.

80. Чеботин B.H. Химическая диффузия в твердых телах. М.: Наука. 1989. 208 с.

81. Van Roey J., Van der Donk J, Lagasse P.E. Beam propagation method: analysis and assessment. Journal of the Optical Society of America. 1981. V.71. №7. P.803-810.

82. Chung J., Dagli N. An assessment of finite-difference beam propagation method. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1990. V.26. №7. P. 1335-1339.

83. Suchoski P.G., Ramaswami V. Exact numerical technique for step discontinuities and tapers in optical dielectric waveguides. Journal of the Optical Society of America A. 1986. V.3. №2. P. 194-203.

84. Ding H., Gehard Ph., Benech P. Radiation modes of lossless multilayer dielectric waveguides. Journal of Quantum Electronics. 1995. V.31. №2. P.411-416.

85. Meunier J.P. Pigeon J., Massot J.N. A numerical technique for determinaton of propagation in gomogeneous planar optical waveguides. Optical and Quantum Electronics. 1983. V.15. №1. P.77-85.

86. Anemogiannis E., Glytsis E.N. Multilayer waveguides: efficient numerical analysis of general structures. Journal of Lightwave Technology. 1992. V.10. №8. P.1344-1351.

87. Smith R.E., Houde-Walter S.N., Forbes G.W. Mode determination for planar waveguides using the 4-sheeted dispersion relation. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1992. V.28. №6. P. 1520-1526.

88. Адамсон П.В. Лучевое описание многослойных оптических волноводов. Оптика и спектроскопия. 1991. Т.70. №1. С.211-215.

89. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука. 1973. 856 с.

90. Chilwell J., Hodgkinson I. Thin-film field transfer matrix theoiy of planar multilayer waveguide and reflection from prism-loaded waveguide. Journal of the Optical Society of America A. 1984. V.l. №4. P.742-753.

91. Walpita L.M. Solutions for planar optical waveguide equations by selecting zero elements in a characteristic matrix. Journal of the Optical Society of America A. 1985. V.2. P.595-602.

92. Ghatak A.K., Thyagarajan K., Shanoy M.Q. Numerical analysis of planar optical waveguides using matrix approach. Journal of Lightwave Technology. 1987. V.5. №6. P.660-666.

93. Visser T.D., Blok H., Lenstra D. Modal analysis of a planar waveguide with gain and losses. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1995. V.31. №10. P.1803-1810.

94. Беланов А.С., Дианов E.M., Ежов Г.И. и др. К распространению собственных волн в многослойных оптических волноводах. Квантовая электроника. 1976. Т.З. №9. С. 1689-1700.

95. Lit J.W.J., Li Y.-F., Hewak D.-W. Guiding properties of multilayer dielectric planar waveguides. Canadian Journal of Physics. 1988. V.66. №10. P.914-940.

96. Chaubey V.K., Dey K.K., Khastgir P. et al. Field intensity and power confinement of 4-layer slab waveguides with various index profiles in the guiding region. Optics Communications. 1994. V.15. №3. P.95-100.

97. Wu C., Najafi S.I., Maciejko R. Sustrate leaky ТЕ modes in four-layer dielectric waveguides. Journal of Optoelectronics. 1990. V.5. №3. P.217-226.

98. Torner L., Canal F., Hernandez-Marco J. Leaky modes in multilayer unaxial optical waveguides. Applied Optics. 1990. V.29. №18. P.2805-2814.

99. Xiaoqing J., Jianjyi Y., Minghua W. Properties of metal-clad dielectric waveguides in near cutoff. Optics Communications. 1996. V.129. №3-4. P.173-176.

100. Игнатов А.Б., Свистунов Д.В. Исследование световых потерь в металлизированных многомодовых градиентных волноводах. Письма в ЖТФ. 1995. Т.21. Вып. 14. С.1-5.

101. Wilkinson C.D.W., MacGregor G. Metal-clad optical waveguides. Colloquium on electromagnetic aspects of optical devices. London. 1985. P.51-54.

102. Ma Chunsheng, Cao Jie, Liu Shiong. Mode absorption loss in metal-clad five-layer optical waveguides. Chinese Journal of Semiconductors. 1993. V.14. №5. P.265-269.

103. She S., Wang J., Qiao L. Metal-clad gradedindex planar optical waveguides: accurate pertubation analysis. Optics Communications. 1992. V.90. №4-6. P.238-240.

104. Gupta V.L., Sharma Enakshi K. Metal-clad and absorptive multilayer waveguides: an accurate pertubation analysis. Journal of the Optical Society of America A. 1992. V.9. №6. P.953-956.

105. Chaubey V.K., Dey K.K., Khastgir P. et al. Modal attenuation in four-layer metal-clad planar waveguide with a semiparabolically graded guiding layer analitical study. Optics Communications. 1991. V.82. №3-4. P.248-254.

106. Адамсон П.В. Управление поляризационными характеристиками планарных оптических волноводов. Известия Академии наук ЭССР. Серия физико-математических наук. 1989. Т.38. №3. С.305-310.

107. Агапов А.Ю., Житков П.М., Фавстов В.Г. и др. Дисперсионные уравнения многослойных планарных оптических волноводов, содержащих анизотропные и поглощающие слои. Письма в ЖТФ. 1992. Т.8. Вып.4. С.24-27.

108. Huang W.P. Coupled-mode theory for optical waveguides: an overview. Journal of the Optical Society of America A. 1994. V.l 1. №3. P.963-983.

109. Yamamoto Y., Kamiya Т., Shibayama K. Characteristics of optical guided modes in multilayer-clad planar optical guide with low-index dielectric buffer layer. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1975. V.ll. №4. P.729-736.

110. Kaminow I.P., Mammel W.L., Weber H.P. Metal-clad optical waveguides: analytical and experimental study. Applied Optics. V.13. №2. P.396-405.

111. Rashleigh S.C. Four-layer metal-clad thin film optical waveguides. Optical and Quantum Electronics. 1976. V.8. №1. P.49-60.

112. Stutius W., Streifer W. Silicone nitride films on silicon for optical waveguides. Applied Optics. 1977. V.16. №12. P.3218-3222.

113. Кейси X., Паниш M. Лазеры на гетероструктурах. Основные принципы. T.I. М.: Мир. 1981. 299 с.

114. Gots В., Hehl К., Martin В. Energy loss in a planar waveguide caused by a high refracting and absorbing overlay. Journal of Lightwave Technology. 1993. V.ll. №9. P.1447-1452.

115. Андриеш A.M., Пономарь B.B., Смирнов B.JI. и др. Использование халькогенидных стеклообразных полупроводников в интегральной и волоконной оптике (обзор). Квантовая электроника. 1986. Т. 13. №6. С.1093-1117.

116. Carson R.F., Batchman Т.Е. Multimode phenomena in semiconductor-clad dielectric optical waveguide structures. Applied Optics. 1990. V.29. №18. P.2769-2780.

117. Векшин M.M., Никитин B.A., Яковенко H.A. Поляризационные свойства четырехслойного диэлектрического волновода. Письма в ЖТФ. 1998. Т.24.№6. С.35-39.

118. Stiens J., Vounckx R., Veretennicoff I. et al. Slab plazmon polaritons and waveguide modes in four layer resonant semiconductor waveguides. Journal of Applied Physics. 1997. V.81. №1. p. 1-10.

119. Шутый A.M., Санников Д.Г. Частотная динамика волноводных мод в четырёхслойной планарной резонансной структуре. Международная конференция «Физические процессы в неупорядоченных структурах (US-99)». Ульяновск. 1999. С.68.

120. Sementsov D.I., Shuty A.M., Ivanov O.V. Optical mode conversion in a gyrotropic waveguide. Pure and Applied Optics. 1995. V.4. P.653-663.

121. Казакевич A.B., Санников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M. Оптические моды четырёхслойного планарного волновода. 31-я научно-техническая конференция. Ульяновск. 1997. С.66-67.

122. Санников Д.Г., Казакевич А.В., Шутый A.M. Оптические моды в четырёхслойных планарных волноводных структурах. V международное совещание-семинар «Инженерно-физические проблемы новой техники». М. 1998. С.238-239.

123. Шутый A.M., Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волноводные режимы распространения света в четырехслойных планарных структурах. Радиотехника и электроника. 1999. Т.44. №4. С.425-430.

124. Ярив А. Квантовая электроника. М. Советское радио. 1980. 488 с.

125. Семенцов Д.И., Шутый A.M., Санников Д.Г. Волноводные свойства четырёхслойной резонансной планарной структуры. Письма в ЖТФ. 1999. Т.25. Вып.21. С.8-14.

126. Санников Д.Г. Волноводные оптические микрорезонаторы на основе левых сред. IV российский семинар по волоконным лазерам. 2010. Ульяновск. С .107.

127. Ramaswami V., Lagu R.K. Numerical field solution for an arbitrary asymmetrical graded-index planar waveguide. Journal of Lightwave Technology. 1983. V.l. №2. P.408-417.

128. Голубков B.C., Евтихиев H.H., Папуловский В.Ф. Интегральная оптика в информационной технике. М.: Энергоатомиздат. 1985. 151 с.

129. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука. 1970. 720 с.

130. Янке Е., Эмде Ф., Леш Ф. Специальные функции. М.: Наука. 1977. 342 с.

131. Справочник по спец. функциям / Под ред. Абрамовича М., Стиган И. М.: Наука. 1979. 839 с.

132. Мотт Н., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах. М.: Мир. 1982. 658 с.

133. Удоев Ю.П. Применение модели зигзагов к анализу двухслойных тонкопленочных оптических волноводов. Оптика и спектроскопия. 1988. Т.65. Вып.12. С.1327-1330.

134. Лындин Н.М., Нурлигареев Д.Х., Сычугов В.А. и др. Параметры одномодовых ионообменных Ag+ волноводов в стекле. Квантовая электроника. Т. 19. №4. С.365-368.

135. Прохоров A.M., Смоленский Г.А., Агеев А.Н. Оптические явления в тонкопленочных магнитных волноводах и их техническое использование. Успехи физических наук. 1984. Т. 143. №1. С.33-72.

136. Воронко А.И., Немова Г.А., Шкердин Г.Н. Аномалии в спектре волноводных мод резонансного волновода. Радиотехника и электроника. 1990. Т.35. №3. С.644-646.

137. Агранович В.М., Гинзбург В.Л. Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теория экситонов. М.: Наука. 1979. 432 с.

138. Нелинейно-оптические кристаллы. Свойства и применение в квантовой электронике: Справочник. Гурзадян Г.Г. и др. М.: Радио и связь. 1991. 160 с.

139. Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Мир. 1978. 670 с.

140. Справочник по лазерам. / Под ред. Прохорова A.M. М.: Советское радио. 1978. В 2-х т. 504 с.

141. Шутый A.M., Семенцов Д.И., Казакевич A.B., Санников Д.Г. Волноводные режимы градиентного планарного волновода с покровным слоем. Журнал технической физики. 1999. Т.69. Вып.11. С.74-79.

142. Кузьминов Ю.С., Лындин Н.М., Прохоров A.M. и др. Диффузионные волноводы в стеклах и электрооптических кристаллах. Квантовая электроника. 1975. Т.2. №10. С.2309-2315.

143. Kapila D. Plawsky J.L. Integrated optical waveguides: refractive index profile control by temperature and electricfield programming. Applied Optics.1995. V. 34. №34. P.8011-8013.

144. Физические величины: справочник / Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.: Энергоатомиздат. 1990. 1232 с.

145. De Marshi G., Caccavale F., Gonella F. et al. Silver nanoclusters formation in ion-exchanged waveguides by annealing in hydrogen atmosphere. Applied Physics A. 1996. V.63. №4. P.403-407.

146. Санников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M., Казакевич A.B. Лучевая модель волноводных режимов в многослойном градиентном волноводе. Письма в ЖТФ. 1999. Т.25. Вып. 24. С. 18-23.

147. Семенцов Д.И., Шутый A.M. Волноводное распространение света в поглощающем магнитогиротропном волноводе. Оптика и спектроскопия.1996. Т.81. №1. С.153-159.

148. Nykolak G., Haner М., Becker P. System evaluation of an Er+-doped planar waveguide amplifier. Photonics Technology Letters. 1993. V.5. P. 1185-1187.

149. Светлов С.П. Чалков В.Ю., Шенгуров В.Г. Легирование слоев кремния из сублимирующего источника эрбия в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии. Письма в ЖТФ. 2000. Т.26. Вып.1. С.84-89.

150. Zhao X., Komuro S., Isshiki H. Fabrication and stimulated emission of Er-doped nanocrystalline Si-waveguides formed on Si substrates by laser ablation. Applied Physics Letters. 1999. V.74, №1. P.120 122.

151. Schlereth K.H., Таске M. The complex propagation constant of multilayer waveguides: An analitical study. IEEE Journal of Quantum Electronics. 1990. V. 26. №4. p. 627-630.

152. Burke J.J., Stegeman G.I., Tamir T. Surface-polariton-like waves, guided by thin, lossy metal films. Physical Review B. 1986. V.33. №8. P.5186-5201.

153. Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Режимы каналирования излучения в четырёхслойном волноводе с поглощающим покровным слоем. Радиотехника и электроника. 2000. Т.45. №6. С.670-675.

154. Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Волноводные свойства четырёхслойной планарной структуры с поглощающим покровным слоем. Известия вузов. Физика. 2000. №7. С.79-85.

155. Казакевич А.В., Санников Д.Г. Термодиффузионное формирование профилей показателя преломления в ионообменных стеклянных волноводах. Автометрия. 2000. №6. С. 121-125.

156. Санников Д.Г., Семенцов Д.И., Шутый A.M. Характерные толщины четырёхслойной волноводной структуры. Известия вузов. Физика. 2001. №4. С.94-96.

157. Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Волноводные моды и характерные толщины четырёхслойной волноводной структуры. Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2001. Т.4. №2. С.31-36.

158. Kapustin V.V., Kazakevich A.V., Sannikov D.G. Influence of annealing of the diffusion characteristics and optical losses of multimode Ag+-glass waveguides. Optics Communications. 2002. V.205. Is. 1-3. P.87-94.

159. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Режимы отсечки в планарных волноводах с усилением (поглощением). Письма в ЖТФ. 2002. Т.28. Вып.20. С.42-49.

160. Шутый A.M., Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Волноводные режимы четырёхслойной резонансной планарной структуры. Радиотехника и электроника. 2002. Т.47. №1. С.48-54.

161. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Поверхностная мода диэлектрического волновода с металлической подложкой. Письма в ЖТФ.2003. Т.29. Вып.9. С.1-8.

162. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волноводные свойства планарной структуры с металлической подложкой. Радиотехника и электроника.2004. Т.49. №10. С.1192-1198.

163. Wang Z.X., Seshadri S.R. Metal-clad planar four-layer optical waveguide. Optical Society of America A. 1989. V.6. Is.l. P. 142-144.

164. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Электродинамика сплошных сред. Т.8. М.: Наука. 1982. 624 с.

165. Поверхностные поляритоны / Под ред. Аграновича В.М., Миллса Д.Л. М.: Наука. 1985. 525 с.

166. Дмитрук Н.Л. , Литовченко В.Г., Стрижевский В.Л. Поверхностные поляритоны в диэлектриках и диэлектриках. Киев: Наукова думка. 1989. 375 с.

167. Smith D.R. Padilla W.J., Vier D.C. et al. Composite medium with simultaneously negative permeability and permittivity. Physical Review Letters. 2000. V.84. P.4184-4187.

168. Веселаго В.Г. Электродинамика материалов с одновременно отрицательными значениями s и ц. Успехи физических наук. 2003. Т.173. №7. С.790-794.

169. Lindell I.V., Tretyakov S.A., Nikoskinen K.I., Ilvonen S. BW media -media with negative parameters, capable of supporting backward waves. Microwave and Optical Technology Letters. 2001. V.31. №2. P.129-133.

170. Ярив А., Юх П. Оптические волны в кристаллах. Пер. с англ. М.: Мир. 1987. 616 с.

171. Гуляев Ю.В., Проклов В.В., Шкердин Г.Н. Дифракция света на звуке в твердых телах. Успехи физических наук. 1978. Т. 124. Вып.1. С. 61-111.

172. Звездин А.К., Котов В.А. Магнитооптика тонких пленок. М.: Наука. 1988.192 с.

173. Кэролл Дж. СВЧ-генераторы на горячих электронах. М.: Мир. 1972. 383 с.

174. Левинштейн М.Е., Пожела Ю.К., Шур М.С. Эффект Ганна. М.: Советское радио. 1975. 288 с.

175. Proklov V.V., Shkerdin G.N., Gulyaev Yu.V. The diffraction of electromagnetic waves by sound in conducting crystals. Solid State Communications. 1972. V.10. P.l 145-1150.

176. Проклов B.B., Шкердин Г.Н., Гуляев Ю.В. Дифракция электромагнитных волн на звуке в проводящих кристаллах. Физика и техника полупроводников. 1972. Т.6. Вып.10. С.1915-1919.

177. Проклов В.В., Миргородский В.И., Шкердин Г.Н., Гуляев Ю.В. Обнаружение дифракции света на электронных волнах, сопровождающихзвук в пьезополупроводниках. Письма в ЖЭТФ. 1974. Т. 19. Вып.1. С.13-17.

178. Гуляев Ю.В., Проклов В.В., Миргородский В.И., Шкердин Г.Н. Анализ эффективности дифракции света на звуке в широком интервале длин волн электромагнитного излучения. Радиотехника и электроника. 1978. Т.24. Вып.1. С.1-6.

179. Барыбин A.A. Волны в тонкопленочных полупроводниковых структурах с горячими электронами. М.: Наука. 1986. 288 с.

180. Чайка Г.Е., Мальнев В.Н., Панфилов М.И. Дифракция светового излучения на волнах пространственного заряда. Оптика и спектроскопия. 1996. Т.81. №3. С.481-483.

181. Барыбин A.A., Михайлов А.И. Параметрическое взаимодействие волн пространственного заряда в тонкоплёночных полупроводниковых структурах. Журнал технической физики. 2000. Т.70. Вып.2. С.48-52.

182. Бонч-Бруевич B.JL, Звягин Л.П., Миронов А.Г. Доменная электрическая неустойчивость в полупроводниках. М.: Наука. 1972. 416 с.

183. Лазоренко В. Н., Мальнев В.Н., Чайка Г.Е. Взаимодействие направляемой моды с волнами пространственного заряда в анизотропных волноводах с учётом вытекающей волны. Оптика и спектроскопия. 2000. Т.88. №6. С.1023-1025.

184. Шур М.С. Современные приборы на основе арсенида галлия. М.: Мир. 1991. 632 с.

185. Карпов С.Ю., Столяров С.Н. Распространение и преобразование волн в средах с одномерной периодичностью. Успехи физических наук. 1993. Т.163. №1.С.63-89.

186. Шварцбург А.Б. Дисперсия электромагнитных волн в слоистых и нестационарных средах (точно решаемые модели). Успехи физических наук. 2000. Т. 170. №12. С. 1297-1324.

187. Проклов В.В., Гуляев Ю.В., Шкердин Г.Н. Электронная дифракционная решетка. Авторское свидетельство № 524454 от 15.04.76.

188. Брыксин В.В., Кляйнерт П., Петров М.П. Теория волн пространственного заряда в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью. Физика твёрдого тела. 2003. Т.45. №11. С. 1946-1954.

189. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Коллинеарное взаимодействие света с волнами пространственного заряда в полупроводниковом волноводе. Радиотехника и электроника. 2006. Т.51. №6. С.720-727.

190. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Брэгговское отражение света на волнах пространственного заряда в полупроводниковом волноводе. Письма в ЖТФ. 2006. Т.32. Вып.6 . С.68-76.

191. Семенцов Д.И., Шутый A.M. Преобразование волноводных мод в неоднородно намагниченных планарных структурах. Оптика и спектроскопия. 2000. Т.88. №3. С.473-476.

192. Gunn J.B. Microwave oscillations of current in IIIV semiconductors. Solid State Communications. 1963. V.l. №4. P. 88-91.

193. Kroemer H. Theory of Gunn effect. Proceedings oflEEE. 1964. V.52. №12. P.1736-1736.

194. Ridley B.K., Watkins T.B. The possibility of negative resistance. Proceedings of Physical Society. 1961. V.78. №8. P.293-304.

195. Hilsum C. Transferred electron amplifiers and oscillators. Proceedings of institute of radio engineers. 1962. V.50. №2. P. 185-189.

196. Бонч-Бруевич В.JI., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука. 1990. 688 с.

197. Кравченко В.Ф. Электродинамика сверхпроводящих структур. Теория, алгоритмы и методы вычислений. М.: Физматлит. 2006. 280 с.

198. Shu-Ang Zh. Electrodynamics of Solids and Microwave Superconductivity. John Wiley & Sons Inc. 1999. 619 p.

199. Ахмедиев H.H. Нелинейная теория поверхностных поляритонов. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 1983. Т.84. №5. С.1907-1918.

200. Gottam M.G., Tilley D.R., Zeks В. Theory of surface modes in ferroelectrics. Journal of Physics C: Solid State Physics. 1984. V.17. C.1793-1823.

201. Каганов М.И., Пустыльник Н.Б., Шалаева Т.И. Магноны, магнитные поляритоны, магнитостатические волны. Успехи физических наук. 1997. Т. 167. №2. С.191-237.

202. Борисов С.В., Дадоенкова Н.Н., Любчанский И.Л. Поверхностные электромагнитные волны в бигиротропных магнитооптических слоистых структурах. Оптика и спектроскопия. 1994. Т.76. №3. С.432-427.

203. Jin Y., He J., He S. Surface polaritons and slow propagation related to chiral media supporting backward waves. Physics Letters A. 2006. V.351. №4-5. P.354-358.

204. Tsakmakidis K.L., Hermann C., Klaedtke A. et al. Surface plasmon polaritons in generalized slab heterostructures with negative permittivity and permeability. Physical Review B. 2006. V.73. P.085104-11.

205. Basov D.N., Timusk T. Electrodynamics of high-Tc superconductors Review of Modern Physics. 2005. V.77. №2. P.721-779.

206. Шмидт B.B. Введение в физику сверхпроводников. М.: Московский центр непрерывного математического образования. 2000. 397 с.

207. Штыков В.В. Плазменная модель сверхпроводника. Радиотехника и электроника. 1997. Т.42. № 10. С. 1276-1278.

208. Farnan G.A., Cairns G.F., Dawson P. et al. Mid-infrared a-b plane response of YBa2Cu307.§ as a function of doping and temperature determined by attenuated total reflection. Physica C. 2004. V.403. Is. 1-2. P.67-85.

209. Жирнов C.B., Семенцов Д.И. Поверхностные поляритоны в тонком слое анизотропного сверхпроводника. Оптика и спектроскопия. 2008. Т. 104. №3. С.520-527.

210. Шишкин Г.Г., Демин В.П., Загнетов П.П. Сверхпроводимость и электронные устройства на сверхпроводниках. М.: Изд-во МАИ. 1990. 75 с.

211. Бурмистров Е.В., Дмитриев П.Н., Тарасов М.А. и др. Планарный пикоамперметр на основе сверхпроводникового квантовогоинтерферометра. Радиотехника и электроника. 2006. Т.51. №11. С.1398-1404.

212. Клоков А.Ю., Галкина Т.И., Плотников А.Ф. Отклик болометрической структуры на основе YBaCuO/MgO при высоких уровнях лазерного возбуждения. Нелинейная модель и эксперимент. Физика твёрдого тела. 1998. Т.40. №2. С.191-194.

213. Гуфан Ю.М., Левченко И.Г., Рудашевский Е.Г. Магнитная восприимчивость и анизотропия глубины проникновения магнитного поля в высокотемпературных оксидных сверхпроводниках. Физика твёрдого тела. 1999. Т.41. Вып.9. С.1552-1555.

214. Ильинский Ю.А., Келдыш Л.В. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. М.: Изд-во МГУ. 1989.

215. Тинкхам М. Введение в сверхпроводимость. М.: Атомиздат. 1980. 312 с.

216. Edwards H.L., Market J.T., de Lozanne A.L. Energy gap and surface structure of УВа2Сиз07.х probed by scanning tunneling microscopy. Physical Review Letters. 1992. V.69. P.2967-2970.

217. Nakayama K., Sato Т., Terashima K. et al. Bulk and surface low-energy excitations in YBa2Cu3075 studied by high-resolution angle-resolved photoemission spectroscopy. Physical Review B. 2007. V.75. P.014513-7.

218. Карманенко С.Ф., Семенов A.A. СВЧ полосовой фильтр на основе плёносной структуры сверхпроводник/феррит (YBaCuO/YIG). Письма в ЖТФ. 2000. Т.26. Вып.4. С. 12-17.

219. Лебедева В.В. Экспериментальная оптика. М.: МГУ, 1994. 310 с.

220. Семенов A.A., Карманенко С.Ф., Мелков A.A. и др. Исследование процесса распространения поверхностной магнитостатической волны в структуре феррит/сверхпроводник. Журнал технической физики. 2001. Т.71. №10. С.13-19.

221. Жирнов C.B. , Семенцов Д.И. Поверхностные поляритоны на границе анизотропного сверхпроводника и диэлектрика. Физика твёрдого тела. 2007. Т.49. Вып.5. С.773-778.

222. Санников Д.Г. , Жирнов C.B., Семенцов Д.И. Магнитные поляритоны на границе сверхпроводника и ферромагнетика. Физика твёрдого тела. 2009. Т.51. Вып.9. С. 1824-1828.

223. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волноводное взаимодействие света с усиливающейся волной пространственного заряда. Физика твёрдого тела. 2007. Т.49. №3. С.468-472.

224. Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Коллинеарное взаимодействие волноводных оптических мод с усиливающейся волной пространственного заряда. Оптика и спектроскопия. 2007. Т. 102. №4. С.656-660.

225. Семенцов Д.И., Санников Д.Г. Преобразование волноводных мод на усиливающейся волне пространственного заряда. Доклады Академии наук. 2008. Т.422. №9. С. 40-44.

226. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Интерференция встречных волн в невзаимной киральной среде. Письма в ЖТФ. 2007. Т.ЗЗ. Вып.23. С.19-26.

227. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Интерференция встречных волн и тепловыделение в биизотропной среде. Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2008. Т.Н. №1 . С.34-40.

228. Sannikov D.G., Sementsov D.I., Zhirnov S.V. Magnetic polaritons on the interface of superconductor and ferromagnet. Solid State Phenomena. 2009. V.152-153. P.369-372.

229. Санников Д.Г. Кросс-поляризация света на границе раздела «диэлектрик-биизотропная среда». Письма в ЖТФ. 2009. Т.35. №8. С.14-21.

230. Третьяков С.А. Электродинамика сложных сред: киральные, биизотропные и некоторые бианизотропные среды. Радиотехника и электроника. 1994. Т.39. №10. С. 1457-1470.

231. Каценеленбаум Б.З., Коршунова Е.Н., Сивов А.Н., Шатров А.Д. Киральные электродинамические объекты. Успехи физических наук. 1997. Т. 167. №11. С.1201-1212.

232. Неганов В.А., Осипов О.В. Отражающие, волноведущие и излучающие структуры с киральными элементами. М.: Радио и связь. 2006. 280 с.

233. Lindell I. V., Sihvola А. Н., Tretyakov S. A., Viitanen A. J. Electromagnetic waves in chiral and biisotropic media. London: Artech House. 1994. 291 p.

234. Hillion P. Excitation of coupled TM and ТЕ focus wave modes in biisotropic media. Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2000. Т.118. Вып. 1. С.207-212.

235. Tretyakov S. A., Maslovsky S.I., Viitanen A.J. et al. Artificial Tellegen particle. Electromagnetics. 2003. V.23. №8. P.665-680.

236. Сидоренков В.В., Толмачев В.В. Эффект туннельной электромагнитной интерференции в металлических пленках. Письма в ЖТФ. 1989. Т.15. Вып.21. С.34-37.

237. Семенцов Д.И., Ефимов В.В., Афанасьев С.А. Энергетические потоки при интерференционном туннелировании металлических пленок. Письма в ЖТФ. 1993. Т. 19. Вып.11. С.6-11.

238. Афанасьев С.А., Семенцов Д.И. Туннельная интерференция встречных волн в области отрицательной магнитной проницаемости. Журнал технической физики. 1997. Т.67. №10. С.77-80.

239. Колоколов А. А., Скроцкий Г.В. Интерференция реактивных компонент электромагнитного поля. Успехи физических наук. 1992. Т.162. №12. С.165-174.

240. Сидоренков В.В., Толмачев В.В. Интерференционное электромагнитное просветление поглощающего плоского слоя. Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. 1990. №1. С. 125-133.

241. Apter D., Shamir J. Infrared interferometric analysis of thin films and optical surfaces Applied Optics. 1982. V.21. №8. P.1512-1515.

242. Lindell I.V., Viitanen A. J. Duality transformations for general bi-isotropic (nonreciprocal chiral) media. IEEE Transactions on Antennas and propagation. 1992. V.40. P.91-95.

243. Shen J.Q. Negative refractive index in gyrotropically magnetoelectric media. Physical Review B. 2006. V.73. P.045113-5.

244. Горкунов М.В., Лапин М.В., Третьяков С.А. Методы кристаллооптики в исследовании электромагнитных явлений в метаматериалах. Обзор. Кристаллооптика. 2006. Т.51. №6. С.1117-1132.

245. Tellegen B.D.H. The gyrator: a new electric network element. Philips Research reports. 1948. V.3. P.81-101.

246. Лакхтакия А., Вейглхофер B.C. О невозможности существования линейных сред Теллегена. Радиотехника и электроника. 1998. Т.43. №4. С.494-495.

247. Sihvola А.Н., Lindell I.V. Using Brewster angle for measuring microwave material parameters of bi-isotropic and chiral media. IEEE Microwave Theory Technics-S Digest. 1992. AA-7. P.l 135-1138.

248. Qiu C.W., Zouhdi S. Comment on «Negative refractive index in gyrotropically magnetoelectric media». Physical Review B. 2007. V.75. P.19601-3.

249. Гуревич А.Г. Магнитный резонанс в ферритах и антиферромагнетиках. М.: Наука. 1973. 592 с.

250. Шевченко В.В. Дифракция на малой киральной частице. Радиотехника и электроника. 1995. Т.40. №12. С. 1777-1789.

251. Веселаго В.Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями s и \х. Успехи физических наук. 1967. Т.92. №3. С. 517-526.

252. Shelby R.A., Smith D.R., Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction . Science. 2001. V.292. P.77-79.

253. Smith D.R., Pendry J.B., Whiltshire M.C.K. Metamaterials and negative refractive index. Science. 2004. V.305. P.788-792.

254. Lapine M.V., Tretyakov S.A. Contemporary notes on metamaterials. IET Microwave Antennas Propagation. 2007. V. 1. P.3-11.

255. Pendry J. B. Negative refraction makes a perfect lens. Physical Review Letters. 2000. V. 85. P.3966-3969.

256. Lakhtakia A. Handedness reversal of circular Bragg phenomenon due to negative real permittivity and permeability. Optics Express. 2003. V.ll. №7. P.716-734.

257. Shamonina E., Kalinin V.A., Ringhofer K.N., SolymarL. Magnetoinductive waves in one, two, and three dimensions. Journal of Applied Physics. 2002. V.92. P.6252-6261.

258. Berman P.R. Goos-Hanchen shift in negatively refractive media. Physical Review E. 2002. V. 66. P.067603-3.

259. Dolling G., Enkrich C., Wegener M. et al. Simultaneous negative phase and group velocity of light in a metamaterial. Science. 2006. V.312. P.892-894.

260. Wu W., Kim E. Ponizovskaya E. et al. Optical metamaterials at near and mid IR range fabricated by nanoimprint lithography. Applied Physics A: Materials Science & Processing. 2007. V. 87. №2. P.143-150.

261. Soucoulis C.M., Linden S., Wegener M. Negative refractive index at optical wavelengths. Science. 2007. V. 315. P.47-49.

262. Shadrivov I.V., Sukhorukov A.A., Kivshar Y.S. Guided modes in negative-refractive-index waveguides. Physical Review E. 2003. V.67. P.057602-4.

263. Wu В., Grzegorczyk Т. M., Zhang Y., Kong J. A. Guided modes with imaginary transverse wave number in a slab waveguide with negative permittivity and permeability. Journal of Applied Physics. 2003. V.93. №11. P.9386-9388.

264. Vukovic S.M., Aleksic N.B., Timotijevic D.V. Guided modes in left-handed waveguides . Optics Communications. 2008. V.281. P. 1500-1509.

265. He Y., Cao Z., Shen Q. Guided optical modes in asymmetric left-handed waveguides. Optics Communications. 2005. V. 245. P. 125-135.

266. Xiao Z. Y., Wang Z. H. Dispersion characteristics of asymmetric doublenegative material slab waveguides. Journal of Optical Society of America B. 2006. V. 23. №9. P. 1757-1760.

267. Tsakmakidis K. L., Klaedtke A., Aryal D.P. Single-mode operation in the slow-light regime using oscillatory waves in generalized left-handed heterostructures. Applied Physics Letters. 2006. V.89. P.201103-13.

268. Wang Z. H., Xiao Z. Y., Li S. P. Guided modes in slab waveguides with a left-handed material cover or substrate. Optics Communications. 2008. V.281. P.607-613.

269. Tichit P. H., Moreau A., Granet G. Localization of light in a lamellar structure with left-handed medium: the Light Wheel. Optics Express. 2007. V.15. №23. P.14961-14966.

270. Блиох К.Ю., Блиох Ю.П. Что такое левые среды и чем они интересны? Успехи физических наук. 2004. Т. 174. №4. С.439-447.

271. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Электромагнитные волны в магнитогиротропной киральной среде. Письма в ЖТФ. 2008. Т.34. №10. С.39-46.

272. Санников Д.Г. Волноводные свойства планарных структур, содержащих слои с отрицательным показателем преломления. Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2009. Т. 12. №2. С.30-38.

273. Памятных Е.А., Туров Е.А. Основы электродинамики материальных сред в переменных и неоднородных полях. М.: Наука. 2000. 240 с.

274. Pendry J.A Chiral Route to Negative Refraction. Science. 2004. V. 306. P.1353-1357.

275. Shen J.Q. Wave propagation in generalized gyrotropic media. Cond-mat/0212392.

276. Таблицы физических величин. Справочник / Под ред. Кикоина И.К. М.: Атомиздат. 1976. -1006 с.

277. Tretyakov S.A., Maslovski S. I., Nefedov I. S., Karkkainen M. K. Evanescent modes stored in cavity resonators with backward-wave slabs. Cond-mat/0212392.

278. Ферромагнитный резонанс / Под ред. Вонсовского С.В. М.: Главное изд-во физико-математической литературы. 1961. 344 с.

279. Кринчик Г.С. Физика магнитных явлений. М.: МГУ. 1976. 368 с.

280. Вайнштейн В.А. Электромагнитные волны. М.: Радио и связь. 1990. 442 с.

281. Агранович В.М., Гартштейн Ю.Н. Пространственная дисперсия и отрицательное преломления света. Успехи физических наук. 2006. Т.176. №10. С.1051-1068.

282. Раутиан С.Г. Об отражении и преломлении на границе среды с отрицательной групповой скоростью. Успехи физических наук. 2008. Т.178. №10. С.1017-1024.

283. Веселаго В.Г. Перенос энергии, импульса и массы при распространении электромагнитной волны в среде с отрицательным преломлением. Успехи физических наук. 2009. Т. 179. №6. С.689-694.

284. Гуревич А.Г., Мелков А.А. Магнитные колебания и волны. М.: Физматлит. 1994. 464 с.

285. Milonni P.W. Fast Light, Slow Light and Left-Handed Light. IOP Publishing: Bristol and Philadelphia. 2004. 247 p.

286. Dong J. W., Wang H. Z. Slow electromagnetic propagation with low group velocity dispersion in an all-metamaterial-based waveguide. Applied Physics Letters. 2007. V.91. P. 111909-3.

287. Tsakmakidis K. L., Boardman A.D., Hess O. "Trapped rainbow" storage of light in metamaterials. Nature. 2007. Y.450. 15 November. P.397-401.

288. Беляков B.A. Дифракционная оптика периодических сред сложной структуры. М.: Наука. 1988. 254 с.

289. Krichevtsov В.В., Pavlov V.V., Pisarev R.V., Gridnev V.N. Spontaneous non-reciprocal reflection of light from antiferromagnetic СГ2О3. Journal of Physics: Condensed Matter. 1993. V.5. Is.44. P.8233-8244.

290. Сихвола А., Третьяков С.А., де Баас А. Метаматериалы с экстремальными параметрами. Радиотехника и электроника. 2007. Т.52. №9. С.1066-1071.

291. Интегральная оптика / Под ред. Тамира Т.М. М.: Мир. 1978. 344 с.

292. Нанотехнологии в электронике / Под ред. Чаплыгина Ю.А. М.: Техносфера. 2005. 448 с.

293. Барыбин A.A. Электроника и микроэлектроника. Физико-технологические основы. М.: Физматлит. 2006. 424 с.

294. Щука A.A. Наноэлектроника. М.: Физматкнига. 2007. 464 с.

295. Хомченко A.M., Сотский А.Б., Романенко A.A. и др. Волноводный метод измерения параметров тонких плёнок. Журнал технической физики. 2005. Т.75. Вып.6. С.98-106.

296. Стил М., Вюраль Б. Взаимодействие волн в плазме твёрдого тела / Пер. с англ. под ред. Веселовского И.С. М.: Атомиздат. 1973. 248 с.

297. Басс Ф.Г., Гуревич Ю.Г. Горячие электроны и сильные электромагнитные волны в плазме полупроводников и газового разряда. М.: Наука. 1975.368 с.

298. Платцман Ф., Вольф П. Волны и взаимодействие в плазме твёрдого тела / Пер. с англ. под ред. Скобова B.C. М.: Мир. 1975. 438 с.

299. Волков А. Ф., Коган Ш. М. Физические явления в полупроводниках с отрицательной дифференциальной проводимостью. Успехи физических наук. 1968. Т.96. Вып.4. С. 633-672.

300. Конуэлл Э. Кинетические свойства полупроводников в сильных электрических полях. М.: Мир. 1970. 384 с.

301. Hartnagel Н. Semiconductor Plasma Instabilities. 1969. New York: Elsevier. 206 p.

302. Физика. Большой энциклопедический словарь / Гл. ред. Прохоров A.M. М.: Большая российская энциклопедия. 1999. 944 с.

303. Тамм И.Е. Основы теории электричества. М.: Наука. 1966. 624 с.

304. Ахиезер Л.И., Барьяхтар В Г., Пелетминский С.В. Спиновые волны. М.: Наука. 1967. 368 с.

305. Пекар С.И. Кристаллооптика и добавочные световые волны. Киев: Наукова думка. 1982. 368 с.

306. Ципенюк Ю.М. Физические основы сверхпроводимости. М.: МФТИ. 2002. 160 с.

307. Puchkov А.V., Basov D.N., Timusk Т. The pseudogap state in high-Tc superconductors: an infrared study. Journal of Physics: Condensed Matter. 1996. V.8. P.10049-10082.

308. Cava R.J. Oxide Superconductors. Journal of the American Ceramic Society. 2000. V.83. N1. P.5-28.

309. Ландау Л.Д., Лифшиц E.M. Физическая кинетика. T.8. M.: Физматлит. 2001. 536 с.

310. Smith D.Y. Handbook of Optical Constants of Solids / Ed. by Palik E.D. 1998. New York: Academic Press.

311. Вашковский A.B., Стальмахов B.C., Шараевский Ю.П. Магнитостатические волны в электронике сверхвысоких частот. Саратов: Изд-во Саратовского университета. 1993. 416 с.

312. Грачева H.A., Семенцов Д.И. Поверхностные электромагнитные волны на границе сверхпроводник-диэлектрик. Оптика и спектроскопия. 2004. Т.97. №4. С.658-664.

313. Казакевич A.B., Леонтьев A.B., Санников Д.Г. Влияние термоотжига на оптические параметры многомодовых Ag+ волноводов в стекле. Ученые записки УлГУ. Сер. физическая. 2001. Вып.2. С.11-15.

314. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Волны пространственного заряда в полупроводниках ганновского типа. III Международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов». Волгоград. 2004. С.274-275.

315. Санников Д.Г. Взаимодействие оптических мод с нарастающей по амплитуде волной пространственного заряда. VIII международная научно-техническая конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». Ульяновск. 2006. УлГУ. С.236.

316. Кудашов С.Н., Санников Д.Г. Исследование режимов распространения волны пространственного заряда в полупроводнике в зависимости от концентрации свободных носителей. Ученые записки УлГУ. Сер. физическая. 2006. Вып.1. С.112-117.

317. Санников Д.Г. Исследование режимов отсечки в планарных киральных оптических волноводах. IV всероссийская конференция «Необратимые процессы в природе и технике». М. 2007. С.522-524.

318. Санников Д.Г. Встречная интерференция электромагнитных волн в невзаимной киральной среде. II конференция молодых ученых "Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика». Саратов. 2007. С.46-47.

319. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Электромагнитные волны в гиротропной невзаимной киральной среде. VI международная научно-техническая конференция «Физика и технические приложения волновых процессов. Казань. 2007. С. 152.

320. Санников Д.Г. Прохождение электромагнитных волн черезiмагнитогиротропную киральную композитную среду. IX международная научно-техническая конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». Абрау-Дюрсо. 2007. С. 12.

321. Санников Д.Г. Коллинеарное взаимодействие оптических мод с нарастающими по амплитуде волнами пространственного заряда. Нелинейный мир. 2007. Т.5. №5. С.331.

322. Sannikov D.G. Guiding properties of planar negative refractive index waveguides. 13th IEEE Biennial Conference on Electromagnetic Field Computation. Greece. Athens. 2008. P. 126.

323. Санников Д.Г. Направляющие свойства планарных структур на основе левых сред. III региональная конференция молодых учёных «Наноэлектронника, нанофотоника и нелинейная физика». Саратов. 2008.ч1. С. 124-127.

324. Sannikov D.G., Sementsov D.I., Zhirnov S.V. Magnetic polaritons on the interface of superconductor and ferromagnetic. Moscow international Symposium on Magnetism. Moscow State University. 2008. P. 144.

325. Санников Д.Г. Прямые и обратные волны в магнитогиротропной киральной среде. X международная научно-техническая конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросхемы». Ульяновск. 2008. С.12.

326. Санников Д.Г. Дисперсионные свойства направляемых мод в волноводах на основе ВТСП и диэлектрика.Х1 международная научно-техническая конференция «Опто-, наноэлектроника, нанотехнологии и микросистемы». Ульяновск. 2009. С. 101.

327. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Дисперсионные свойства поверхностных волн на границе ферромагнетика и сверхпроводника. XXI международная конференция «НМММ-XXI». М. 2009. С.928-929.

328. Санников Д.Г. Особенности отражения и преломления плоских электромагнитных волн на границе раздела «диэлектрик биизотропная среда». Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2010. Т.13. №1. С.15-20.

329. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Дисперсия поверхностных волн на границе диэлектрика и ВТСП с учётом диссипации. Письма в ЖТФ. 2009. Т.35. Вып.23. С.61-69.

330. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Дисперсионные свойства поверхностных поляритонов на границе ВТСП и диэлектрика с учётом диссипации. Физика твёрдого тела. 2010. Т.52. Вып.4. С.633-638.

331. Санников Д.Г., Семенцов Д.И. Поверхностные и объёмные волны в направляющих структурах на основе сверхпроводника и диэлектрика. Радиотехника и электроника. 2010. Т.55. №4. С.469-479.

332. Садовский М.В. Высокотемпературная сверхпроводимость в слоистых соединениях на основе железа. Успехи физических наук. 2008. Т. 178. Вып. 12. С.1243-1271.

333. Вашковский A.B., Зубков В.И., Локк Э.Г. Распространение магнитостатических волн в структуре феррит — высокотемпературный сверхпроводник при наличии транспортного тока в сверхпроводнике. Физика твёрдого тела. 1997. Т.39. Вып.12. С.2195-2202.

334. Helm Ch., Bulaevskii L.N. Optical properties of layered superconductors near Josephson plasma resonance. Physical Review B. 2002. V.66. P.094514-23.

335. Мейлихов Е.З. Структурные особенности ВТСП-керамик и их критический ток и вольтамперная характеристика. Успехи физических наук. 1993. Т. 163. №3. С.27-54.

336. Трунин М.Р. Анизотропия сверхпроводимости и псевдощель в микроволновом отклике высокотемпературных сверхпроводников. Успехи физических наук. 2005. Т. 175. Вып. 10. С. 1017-1037.

337. Jiang Н., Yuan Т., How Н. et al. Measurements of surface impedance, London penetration depth, and coherence length in Y-Ba-Cu-0 films at microwave frequencies. Physical Review B. 1994. V.49. P.9924-9932

338. Nefyodov Yu.A., Trunin M.R., Zhohov A.A. Surface impedance anisotropy of УВа2Си3Об.95 single crystals: Electrodynamic basis of the measurements. Physical Review B. 2003. V.67. P. 144504-9.

339. Russo R., Cirillo M., DeMatteis F. et al. Toward optical and superconducting circuit integration. Superconducting Science Technologies. 2004. V.17. P.S4556-S459.

340. Пастер JI. Избранные труды в двух томах. Т.1. Изд-во Академии наук СССР. М. 1960 г. 1012 с.

341. Демидов С.В., Кушнарев К.В., Шевченко В.В. Дисперсионные свойства мод киральных планарных оптических структур. Радиотехника и электроника. 1999. Т.44. №7. С.885-890.

342. Волькенштейн М.В. Молекулярная оптика. М.-Ленинград. Гос. изд-во технико-теоретической литературы. 1951. 744 с.

343. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. М.: Наука. 1980. 752 с.

344. Современная кристаллография / Под ред. Вайнштейна Б.К. Т.4. М.: Наука. 1981. 460 с.

345. Шевченко В.В. Киральные электромагнитные объекты и среды. Соросовский образовательный журнал. 1998. №2. С. 109-114.

346. Борен К., Хафмен Д. Поглощение и рассеяние света малыми частицами. М.: Мир. 1986. 277 с.

347. Каценеленбаум Б.З., Колесниченко Ю.В., Францессон A.B., Шевченко В.В. Скрученные диэлектрические волноводы: Макро- и микрокиральность, полоса непрозрачности. Радиотехника и электроника. 1996. Т. 41. №5. С. 531-538.

348. Санников Д.Г. Дисперсионные свойства магнитофотонных кристаллов. VII международная конференция «Математическое моделирование физических, технических, экономических и социальных систем и процессов». Ульяновск. 2009. С.242-243.

349. Горянов A.B., Санников Д.Г. Волноводные эффекты в планарных оптических киральных невзаимных структурах. 6-я Всероссийская молодежная научная школа «Материалы нано-, микро- и оптоэлектроники: физические свойства и применение». Саранск. 2007. С.136.

350. Pimenov A., Loidl A., Przyslupsk P. et al. Negative Refraction in Ferromagnet Superconductor Superlattices. Physical Review Letters. 2005. V.95. P.247009-4.

351. Pimenov A., Loidl A., Gehrke K. et al. Negative Refraction Observed in a Metallic Ferromagnet in the Gigahertz Frequency Range. Physical Review Letters. 2007. V. 98. P.197401-4.

352. Shiyang L., Weikang C., Junjie D. Manipulating Negative-Refractive Behavior with a Magnetic Field. Physical Review Letters. 2008. V.101. P. 157407-4.

353. Schwaiger S., Bröll M., Krohn A. et al. Rolled-Up Three-Dimensional Metamaterials with a Tunable Plasma Frequency in the Visible Regime. Physical Review Letters. 2009. V.102. P.163903-4.

354. Cho A. New trick with silicon film could herald a bright future for rolled-up nanotubes. Science. 2006. V.311. No.5769. P. 1861 -1862.

355. Naumova E. V., Prinz V. Ya., Golod S. V. et al. Terahertz-range chiral metamaterials based on helices made of metal—semiconductor nanofilms. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing. 2009. V.45. №4. P.292-300.

356. Чикичев С. Фуллерены и нанотрубки. Принц-технология: 10 лет спустя. ПерсТ. 2006. Т. 13. Вып. 15-16. С. 1-3.

357. Liu N., Guo Н., Fu L. et al. Three-dimensional photonic metamaterials at optical frequencies. Nature Materials. 2008. V.7. P.31-37.

358. Beruete M., Navarro-Cía M., Sorolla M. et al. Negative refraction through an extraordinary transmission left-handed metamaterial slab. Physical Review B. 2009. У.19. P.195107-6.

359. Qiang Bai, Jing Chen, Cong Liu, et al. Polarization splitter of surface polaritons. Physical Review B. 2009. V.79. P. 155401-6.

360. Liu H., Liu Y. M., Li T. et al. Coupled magnetic plasmons in metamaterials. Physica Status Solidi B. 2009. V.246. №7. P.1397- 1406,

361. Xu G.D., Pan Т., Zang T.C. et al. Optical bistability with surface polaritons in layered structures containing left-handed metallic magnetic composites. Applied Physics В 2008. V.93. P.551-557.

362. Soukoulis C.M., Zhou J., Koschny T. et al. The science of negative index materials. Journal of Physics: Condensed Matter. 2008. V.20. P.304217-7.

363. Головкина M.B. Материалы с отрицательным показателем преломления в волноведущих структурах. Инфокоммуникационные технологии. 2006. Т.4. №4. С. 14-21.

364. Yablonovitch Е. Photonics: One-way road for light. Nature. 2009. V.461. P.744-745.

365. Sakoda K. Optical Properties of Photonic Crystals. New York: SpringerVerlag Berlin Heidelberg. 2001. 223 p.

366. Johnson S.G., Joannopoulos J.D. Photonic Crystals. The Road from Theory to Practice. 2001. Boston: Kluwer Academic. 156 p.

367. Figotin A., Vitebskiy I. Electromagnetic unidirectionality in magnetic photonic crystals. Physical Review. B. 2003. V.67. P. 165210-20.

368. Li R., Levy M. Bragg grating magnetic photonic crystal waveguides. Applied Physics Letters. 2005. V.86. 251102-1.

369. Басс Ф.Г., Булгаков A.A., Тетервов А.П. Высокочастотные свойства полупроводников со сверхрешётками. М.: Наука. 1989. 288 с.

370. Inoue М., Arai К., Fujii, Abe Т.М. Magneto-optical properties of one-dimensional photonic crystals composed of magnetic and dielectric layers. Journal of Applied Physics. 1998. V.83. P.6768-6770.

371. Visnovsky S. Optics in Magnetic Multilayers and Nanostructures. CRC Press Taylor & Francis Group. 2006. 521 p.

372. Lyubchanskii I.L., Dadoenkova N.N., Lyubchanskii M.I. et al. Spectra of bigyrotropic magnetic photonic crystals. Physica Status Solidi A. 2004. V.201. Is.15. P.3338 3344.

373. Felbacq D., Moreau A. Direct evidence of negative refraction at media with negative e и \i. Journal of Optics A : Pure and Applied Optics. 2003. V.5. P.L9-L11.

374. Wu R.X. Effective negative refraction index in periodic metal-ferrite-metal film composite. Journal of Applied Physics. 2005. V.97. P.076105.

375. Wu R.X., Zhao Т., Xiao J.Q. Periodic ferrite-semiconductor layered composite with negative index of refraction. Journal of Physics: Condensed Matter. 2007. V.19. P.026211-8.

376. Lyubchanskii I.L., Dadoenkova N.N., Lyubchanskii M.I. et al. Magnetic photonic crystals. Journal of Physics D: Applied Physics. 2003. V.36. R277.

377. Елисеева C.B., Семенцов Д.И., Степанов M.M. Дисперсия объёмных и поверхностных электромагнитных волн в бигиротропноймелкослоистой среде феррит—полупроводник. Журнал технической физики. 2008. Т.78. Вып.10. С.70-77.

378. Bulgakov А.А., Bulgakov S.A., Nieto-Vesperinas М. Inhomogeneous waves and energy localization in dielectric superlattices. Physical Review B. 1998. V.58. P.4438-4448.

379. Agranovich V.M. Dielectric permeability and influence of external fields on optical properties of superlattices. Solid State Communications. 1991. V.78. №8. P.747-750.

380. Raj N., Tilley D.R. Polariton and effective-medium theory of magnetic superlattices. Physical Review B. 1987. V.36. P.7003-7007.

381. El-Kady I., Sigalas M.M., Biswas R. et al. Metallic photonic crystals at optical wavelengths. Physical Review B. 2000. V.62. P.15299-15302.

382. Выражаю свою глубокую признательность и благодарность моему научному наставнику Дмитрию Игоревичу Семенцову, с которым мне посчастливилось работать много лет.

383. Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю благодарность Анне Валентиновне Казакевич, Анатолию Михайловичу Шутому и Сергею Дмитриевичу Ахматову за поддержку и ценные советы.1. Благодарности