Ерохин
Н.С.
Номинация ²Лучшая научная
работа Института²
Цикл работ по резонансному туннелированию электромагнитных волн через градиентные
среды.
Направление : Фундаментальные результаты
в области теоретической и математической физики
Цикл работ
состоит из следующих 3 публикаций
1) E.S.Merkulov, N.S. Erokhin.
Reflectionless propagation of electromagnetic waves in inhomogeneous magnetoactive plasma with small scale structures. Вопросы атомной науки и
техники. Серия Плазменная электроника и новые методы ускорения. 2013. ¹ 4 (86). С.130-132.
2) M.V.Poverennui, N.S.Erokhin.
Reflectionless propagation of electromagnetic waves in inhomogeneous chiral plasma with small scale structures. Вопросы атомной науки и
техники. Серия Плазменная электроника и новые методы ускорения. 2013. ? 4 (86).
С.133-135.
3)
Н.С.Ерохин, Ю.М.Зуева, А.Б.Шварцбург. Поляризационные
эффекты в градиентной нанооптике.
// Квантовая электроника. 2013, т.43, ? 9, с.785-790.
Аннотация
В настоящее время активно развиваются
исследования особенностей взаимодействия электромагнитных волн с неоднородными
средами, в частности, анализ возможностей их резонансного туннелирования
через волновые барьеры на основе точно решаемых моделей. Эти модели позволяют
изучать волновые процессы в условиях, когда приближенные методы непригодны
(неоднородности большой амплитуды). Кроме того, они предсказывают новые
эффекты, представляющие большой интерес для целого ряда практических
приложений, например, повышения эффективности поглощения мощного
электромагнитного излучения;
исследований по повышению эффективности просветляющих и поглощающих покрытий в радиодиапазоне, разработки тонких радиопрозрачных обтекателей для антенн. Здесь
представляет интерес поиск оптимального распределения диэлектрической проницаемости по толщине просветляющего слоя, при котором будут обеспечены минимальный коэффициент отражения или эффективная передача электромагнитных сигналов от антенн, покрытых слоем плотной плазмы. В цикле работ р
ассмотрено резонансное туннелирование электромагнитных волн через магнитоактивную и киральную плазмы с мелкомасштабными неоднородностями плотности большой амплитуды, а также наноразмерные слои диэлектрика. В задаче имеется ряд свободных параметров, изменение которых может существенно менять профиль неоднородности плазмы, в частности, можно управлять толщинами неоднородных субслоев, их числом и глубиной модуляции эффективной диэлектрической проницаемости. Могут появляться области непрозрачности (в классическом смысле этого понятия, когда эффективная диэлектрическая проницаемость отрицательна). Расчеты показали, при резонансном туннелировании, что имеется также возможность генерации солитоноподобных всплесков волнового поляс большим усилением амплитуды волны. Неоднородности плазменного слоя могут быть достаточно резкими в масштабе вакуумной длины волны. Модели построены для анализа особенностей взаимодействия электромагнитных волн с неоднородными средами, в частности, поиска возможностей их безотражательного резонансного туннелирования. Получены профили пространственного распределения нормированной амплитуды поля электромагнитной волны, эффективной диэлектрической проницаемости плазмы, безразмерного волнового числа в слое. Показано, что
ширина плазменного слоя может быть весьма различной ( например, увеличена в десятки, сотни и более раз). Тем не менее отражение от слоя электромагнитных волн отсутствует. Качественно профиль диэлектрической проницаемостью может
быть похож на профиль волнового вектора. В случае диэлектрика
расчетами получены спектры отражения S- и
P- поляризованных волн от градиентных нанопокрытий
при произвольных углах падения в рамках двух точно решаемых моделей
неоднородности таких покрытий. Показано, что отражение от рассмотренных
градиентных покрытий на порядок слабее, чем отражение от однородных покрытий
при равенстве остальных параметров излучения и отражающей системы. Предложена
новая точно решаемая модель, иллюстрирующая специфический эффект оптики
градиентных пленок - возможность безотражательного прохождения S- волны через такую пленку
(аналог эффекта Брюстера). Отмечены перспективы
использования градиентных наноструктур с различными
профилями показателя преломления для создания широкополосных безотражательных покрытий. Расчеты показали, что в
градиентных пленках формируется характерная частота W, отсутствующая в однородных пленках; при этом
пространственные структуры высокочастотных 
и низкочастотных 
электромагнитных волн
внутри пленки оказываются различны. Так, для S
(Р) волн пространственная структура
поля в случае 
формируется
монотонными (осциллирующими)
изменениями амплитуд волн, а в случае 
поле S (Р) волн
возникает противоположная ситуация: поля S
(Р) волн формируются осциллирующими (монотонными) модами. Изложенная методика анализа возможностей
резонансного туннелирования электромагнитных волн
представляет интерес, например, для микроэлектроник, для задач согласования
характеристик плазмы и падающей из вакуума электромагнитной волны в целях
резкого повышения эффективности поглощения электромагнитного излучения в слоях
плазменных резонансов. Кроме того она вполне пригодна и для исследований безотражательного прохождения других типов волн через
барьеры в неоднородных средах, например, при взаимодействии внутренних гравитационных
или звуковых волн с неоднородными слоями