Взаимодействие плоской электромагнитной волны со слоем метаматериала. Численное моделирование

Abstract

RU: Аналитически рассмотрены свойства электрофизических параметров слоя метаматериала ( и ) при взаимодействии с нормально падающей на слой плоской электромагнитной волной. Показано, что в режиме полного прохождения толщина слоя кратна целому числу полуволн в материале слоя, а при полном отражении свойства метаматериала сходны со свойствами SRR-структур. Численное моделировании слоя метаматериала, состоящего из спиралей разнонаправленной намотки, показало, что структура обладает магнитной анизотропией и в зависимости от частоты слой может полностью отражать, полностью пропускать или отклонять падающую волну. UK: Аналітично розглянуто властивості електрофізичних параметрів шару метаматеріалу ( та ) при взаємодії з нормально падаючою на шар плоскою електромагнітною хвилею. Показано, що в режимі повного проходження товщина шару є кратною цілому числу півхвиль в матеріалі шару, а при повному відбитті властивості метаматеріалу схожі з властивостями SRR-структур. Чисельне моделювання шару метаматеріалу, що складається зі спіралей різноспрямованого намотування, показало, що структура володіє анізотропією і, в залежності від частоти, шар може повністю відбивати, повністю пропускати або відхиляти падаючу хвилю. EN: It is shown analytically that in the regime of full transmission in the interaction of a plane linearly polarized electromagnetic wave with a layer of a metamaterial the thickness of the layer is equal to an integer number of half wavelengths in the material layer. Numerical simulation of the metamaterial layer consisting of helices wound in different directions showed that with the chosen size of helices and their relative positions the metamaterial layer reflects the incident wave of the frequency f = 2 GHz fully while a wave with the frequency f = 2,8 GHz passes through the layer without reflection. At the frequency f = 2,39 GHz the structure deflects the incident wave mostly in the upper halfspace. The simulation also showed that at the selected orientation of helices relative to the direction of propagation and polarization of the incident wave the structure exhibits anisotropic and magnetic properties similar to those of SRR-structures. Based on this and using the properties of the halfwave layer the relative permeability of the metamaterial layer was estimated.