Таммовские ОПВ

Так же, как и в [27], рассмотрим границу раздела двух полупространств, но полагая, что теперь нижнее полупространство занято одномерным ФК. Ог­раничимся анализом только таких МОК, которые допускают независимое рас­пространение в ФК поляритонов TM- и ТЕ-типа.

где - матрица перехода, связывающая тангенциальные компоненты векторов магнитного H и электрического E полей в начале и конце элементарного пе-

72

риода dрассматриваемого одномерного ФК. В обсуждаемом случае она имеет следующую структуру:

Если ФК - двухкомпонентная (среда А и среда В) сверхрешетка, то

векторов для слоя среды А толщиной d_Aи слоя среды В толщиной d_Bсоответ­ственно, образующих элементарный период рассматриваемого двухкомпонент­ного ФК (d = d_A + d_Bу.

h) заданными внешними параметрами, то для объемной волны с поляризацией а, падающей извне на поверхность рассматриваемого ФК, условия ПВО можно записать как:

73

В этом случае пространственная структура эванесцентной ЭМ волны с поляризацией а в ФК не является однопарциальной, а может быть представле­на в виде:

где X_p = H_x, a X_s =E_x(если сагиттальной плоскостью считается YZ), Φ_vоп­ределяет степень осцилляции ЭВ в направлении ζ < 0.

Таким образом, вследствие (1.1.13), (2.4.1) условие максимального усиления интенсивности эванесцентной волны TM- или ТЕ-типа в ФК (∣lF_ct,∣ = 2) опреде­ляется соотношением:

Несложно убедиться, что в этом случае в любой момент времени для нормальной компоненты потока энергии волны S_aс поляризацией a = p,sна внешней поверхности ФК {ζ = 0) вследствие (2.4.8) имеет место:

где φ_aнабег фазы для отраженной в условиях ПВО от поверхности ФК объем­ной волны с поляризацией TM- или ТЕ-типа. Для традиционно рассматривае­мых таммовских поверхностных поляритонов на границе раздела “ФК - про­странственно однородная среда” [20,73] имеют место соотношения:

где (S_α)- поток, усредненный по периоду колебаний. Сочетание условия (2.4.9) и коллективного характера формирова ния рассматриваемой поверхностной волны (2.4.7) с учетом [17] позволяет назвать ее таммовской ОПВ с поляриза­цией TM- или ТЕ-типа. В случае двухкомпонентного ФК (2.4.3) -(2.4.5) для частоты и волнового числа обсуждаемой таммовской ОПВ с поляризацией а одновременно справедливы соотношения :

74

Если отличие только в ориентации равновесных намагниченностей со­седних касательно намагниченных слоев, тоа, значит,

(2.4.11) принимает вщ= 0. Следует отметить, что случай поляризации

ТМ-типа таммовская ОПВ физически соответствует поверхностному полярито­ну, бегущему вдоль границы раздела “ФК - идеальный электрический провод­ник “.

то в (2.4.7) q_a =0, что отвечает таммовской OOB. При этом, в случае (2.4.3), частота и волновое число hтаммовской OOB с поляризацией а одновременно удовлетворяют соотношениям:

Следует отметить, что в таммовском варианте как ОПВ, так и OOB, вследствие наличия дополнительной трансляционной симметрии в ФК нор­мальная компонента потока энергии (S_αq) равна нулю в любой момент времени не только на поверхности ФК (2.4.9), но и на границе каждого из элементарных периодов сверхрешетки (т.е. при ζ = 0,-d,-2d,...).Что же касается “внутрен­ней” границы раздела слоев, составляющих элементарный период ФК, то для нее имеет место ((S_α)q)=O. До сих пор условия формирования таммовских осо­бых объемных и поверхностных поляритонов TM- или ТЕ-типа были получены без конкретизации материальных соотношений. Предполагалось только, что в рассматриваемой MOK в каждой из сред было возможно независимое распро­странение нормальных поляритонов TM- и ТЕ-типа. Совместный анализ (2.4.4)- (2.4.5) и (2.4.11-13) показывает, что формирование обсуждаемых таммовских ОПВ с поляризацией а (а значит, и достижение максимального усиления ин­тенсивности ЭВ соответствующего типа) возможно как в случае

75

Это может быть ФК типа “изотропный металл - изотропный диэлектрик” (волна ТМ-типа) или “скомпенсированный легкоосный антиферромагнетик (легкая ось ортогональна сагиттальной плоскости или коллинеарна q) - изотропный диэлектрик” (волна ТЕ-типа ). Если жето условие

максимального усиления интенсивности ЭВ с поляризацией TM- или ТЕ-типа имеет вид:

В частности, такое возможно для волны ТЕ-типа в двухкомпонентном ФК с антиферромагнитным типом межслоевого упорядочения соседних касательно намагниченных ферромагнитных слоев толщиной d_Aи d_Bсоответственно.