Нелінійна взаємодія електромагнітного випромінювання з діелектричними періодичними структурами - Автореферат

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ХАРКІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ Максимов Іван Сергійович УДК 537.876.23 Нелінійна взаємодія електромагнітного випромінювання з діелектричними періодичними структурами 01.04.03 - радіофізика АВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Харків - 2008 Дисертацією є рукопис. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор, Айзацький Микола Іванович, Національний науковий центр “Харківський фізико-технічний інститут”, Науково-дослідний комплекс “Прискорювач”, м. Харків, заступник директора з наукової роботи; доктор фізико-математичних наук, доцент, Харченко Дмитро Олегович, Інститут прикладної фізики НАН України, м. Суми, провідний науковий співробітник. Вони знаходять все більш широке застосування у хвилевідних системах, резонаторах, фільтрах, оптичних квантових генераторах тощо Особливо слід зупинитися на питаннях управління електромагнітним випромінюванням за допомогою діелектричних періодичних структур. Проведені дослідження стали складовою частиною держбюджетних науково-дослідних робіт, які виконувались на кафедрі фізичних основ електронної техніки Харківського національного університету радіоелектроніки у 2002-2007 роках, включаючи “Дослідження фізичних процесів генерації, посилення і перетворення електромагнітного випромінювання в квантових (лазерах), оптоелектронних та електронних приладах, а також розробку концепції їх застосування в радіоелектронних системах і комунікаційно-інформаційних технологіях” (свідоцтво держреєстрації № 0102U001436, 2002 р.) та “Дослідження частотно-потужнісних та часових факторів електромагнітного поля на фізичні, фізико-хімічні та біологічні властивості середовищ та об’єктів” (свідоцтво держреєстрації № 0106U003174, 2006 р.), а також у рамках досліджень, проведених в Університеті Ровіра і Віржіли (Каталонія, Іспанія) у 2002-2006 роках відповідно до проектів Міністерства Освіти та Науки Іспанії №№ TIC2002-04184-C05 і TEC2005-02038 і в Університеті м. Павія (Італія) у 2006-2007 роках. Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити такі завдання: - розвинути теорію й удосконалити метод математичного моделювання фізичних властивостей діелектричних періодичних структур; - дослідити дисперсійні характеристики хвилевідних і резонаторів систем у випадку нелінійної взаємодії електромагнітного випромінювання з періодичною діелектричною структурою; - виявити і пояснити особливості управління електромагнітним випромінюванням за допомогою нелінійних двовимірних діелектричних періодичних структур; - вивчити фізичні обмеження на управління електромагнітним випромінюванням у діелектричному періодичному середовищі; - виявити закономірності нелінійного тунелювання електромагнітних хвиль у хвилевідних системах на основі діелектричних періодичних структур. Для моделювання нелінійної взаємодії і особливостей розповсюдження електромагнітного випромінювання в діелектричних періодичних структурах, а також вивчення способів і фізики процесів управління ним застосовується чисельний метод скінченних різниць. У ході виконання дисертаційної роботи були одержані наступні такі наукові результати: - розроблений і реалізований метод розрахунку лінійних і нелінійних характеристик діелектричних періодичних структур на основі методу скінчених різниць у двовимірному і тривимірному наближеннях; - вперше вивчений ефект зсуву дисперсійних кривих і забороненої зони діелектричних періодичних структур у випадку нелінійної взаємодії електромагнітного випромінювання з діелектричним періодичним середовищем; - вперше вивчено явище нелінійного тунелювання електромагнітних хвиль в хвилевідних системах на основі діелектричних періодичних структур; - вперше вивчено вплив нелінійного поглинання на характеристики нелінійного тунелювання. Вольти, університет м. Павія (Італія, 2006, 2007); XXII Trobades Cientifiques de la Mediterrаnia (Spain, 2006); COST P11 Training School “Physics of linear, nonlinear and active photonic crystals” (Poland, 2007); конференції “Глобальні Інформаційні Системи. Проблеми і Тенденції Розвитку” (Росія, 2007). Публікації. Введено поняття “фотонний кристал” і проведена паралель між цим поняттям і поняттями діелектричної і метало-діелектричної періодичної структур, раніше використовуваними у вітчизняній літературі. Перераховані основні області застосування фотонних кристалів (ФК) і пристроїв управління електромагнітним випромінюванням (ЕМВ) на їх основі.