NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"

NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"

Subject and Purpose. The solid-state structures involving metasurfaces can be used to effectively control some of the basic properties of electromagnetic waves, like amplitude, phase and polarization. The present work is aimed at analyzing the new effects that may appear during incidence of p-polari...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2023
Автори: Beletskii, M. M., Popovych, I. D.
Формат: Стаття
Мова:English
Опубліковано: Видавничий дім «Академперіодика» 2023
Теми:
p-polarized electromagnetic waves
uniaxial plasmonic metasurface
polarization conversion
non-reflective incidence
p-поляризовані електромагнітні хвилі
одновісна плазмонна метаповерхня
перетворення поляризації
безвідбиткове падіння
Онлайн доступ:http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1415
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Radio physics and radio astronomy

Репозитарії

Radio physics and radio astronomy
id oai:ri.kharkov.ua:article-1415
record_format ojs
institution Radio physics and radio astronomy
collection OJS
language English
topic p-polarized electromagnetic waves
uniaxial plasmonic metasurface
polarization conversion
non-reflective incidence
p-поляризовані електромагнітні хвилі
одновісна плазмонна метаповерхня
перетворення поляризації
безвідбиткове падіння
spellingShingle p-polarized electromagnetic waves
uniaxial plasmonic metasurface
polarization conversion
non-reflective incidence
p-поляризовані електромагнітні хвилі
одновісна плазмонна метаповерхня
перетворення поляризації
безвідбиткове падіння
Beletskii, M. M.
Popovych, I. D.
NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"
topic_facet p-polarized electromagnetic waves
uniaxial plasmonic metasurface
polarization conversion
non-reflective incidence
p-поляризовані електромагнітні хвилі
одновісна плазмонна метаповерхня
перетворення поляризації
безвідбиткове падіння
format Article
author Beletskii, M. M.
Popovych, I. D.
author_facet Beletskii, M. M.
Popovych, I. D.
author_sort Beletskii, M. M.
title NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"
title_short NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"
title_full NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"
title_fullStr NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"
title_full_unstemmed NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL"
title_sort non-reflective incidence of p-polarized electromagnetic waves on the solid-state structure "uniaxial plasmonic metasurface — dielectric layer — metal"
title_alt БЕЗВІДБИВНЕ ПАДІННЯ P-ПОЛЯРИЗОВАНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ НА ТВЕРДОТІЛЬНУ СТРУКТУРУ ТИПУ «ОДНОВІСНА ПЛАЗМОННА МЕТАПОВЕРХНЯ – ДІЕЛЕКТРИЧНИЙ ПРОШАРОК – МЕТАЛ»
description Subject and Purpose. The solid-state structures involving metasurfaces can be used to effectively control some of the basic properties of electromagnetic waves, like amplitude, phase and polarization. The present work is aimed at analyzing the new effects that may appear during incidence of p-polarized electromagnetic waves upon a solid-state structure involving a uniaxial plasmonic metasurface, a dielectric interlayer, and a layer of metal.Methods and Methodology. The conditions suitable for identifying the effects that result from the reflection of a p-polarized electromagnetic wave incident upon a solid-state structure of the above described type have been sought for via numerical simulation. That has allowed finding the magnitudes of the essential parameters, such as angles of incidence and frequencies of the electromagnetic waves, as well as thicknesses of the dielectric interlayer, that could stipulate appearance of novel electromagnetic effects.Results. It has been shown that the solid-state structure involving a uniaxial plasmonic metasurface, a dielectric interlayer, and a layer of metal is capable, under certain conditions, to fully absorb an incident electromagnetic wave of p-polarization. Moreover, a new effect has been predicted, specifically that of full conversion of the incident p-polarized electromagnetic wave into a reflected wave of s-polarization. The necessary condition is that the plane of incidence of the electromagnetic wave were at an acute angle to the principal symmetry axis of the plasmonic metasurface.Conclusions. The solid-state structures of the type involving a uniaxial plasmonic metasurface, a dielectric interlayer, and a layer of metal are characterized by unique reflective properties. They are capable of fully absorbing, under certain conditions, the p-polarized electromagnetic waves incident upon them. Such structures can be used for creating optical and nanoelectronic devices of new types.Keywords: p-polarized electromagnetic waves, uniaxial plasmonic metasurface, polarization conversion, non-reflective incidenceManuscript submitted 27.06.2022Radio phys. radio astron. 2023, 28(2): 166-173REFERENCES1. Sakoda, K., 2019. Electromagnetic Metamaterials. Modern Insights into Macroscopic Electromagnetic Fields. Springer Singapore Publ. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-13-8649-72. Saleh, B.E.A., Teich, M.C., 2019. Fundamentals of Photonics. Wiley Publ. ISBN: 978-1-119-50687-4.3. Jiaming Hao, Yu Yuan, Lixin Ran, Tao Jiang, Jin Au Kong, Chan, C.T., and Lei Zhou, 2007. Manipulating Electromagnetic Wave Polarizations by Anisotropic Metamaterials. Phys. Rev. Lett., 99(6), 063908 (4 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.0639084. Beletskii, N.N., Popovich, І.D., 2022. Influence of uniaxial plasmon metasurface on antireflection properties of dielectric layer. Radio Physics and Radio Astronomy, 27(1), pp. 75—80 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15407/rpra27.01.0755. Kotov, O.V., Lozovik, Yu.E., 2019. Hyperbolic hybrid waves and optical topological transitions in few-layer anisotropic metasur- faces. Phys. Rev. B, 100(16), 165424(16 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.1654246. Yermakov, O.Y., Permyakov, D.V., Porubaev, F.V., Dmitriev, P.A., Samusev, A.K., Iorsh, I.V., Malureanu, R., Lavrinenko, A.V., & Bogdanov, A.A., 2018. Effective surface conductivity of optical hyperbolic metasurfaces: from far-field characterization to surface wave analysis. Sci. Rep., 8, 14135 (10 p.). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-32479-y7. Yermakov, O.Y., Ovcharenko, A.I., Song, M., Bogdanov, A.A., Iorsh, I.V., and Kivshar, Yu.S., 2015. Hybrid waves localized at hy- perbolic metasurfaces. Phys. Rev. B, 91(23), 235423 (23 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.235423
publisher Видавничий дім «Академперіодика»
publishDate 2023
url http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1415
work_keys_str_mv AT beletskiimm nonreflectiveincidenceofppolarizedelectromagneticwavesonthesolidstatestructureuniaxialplasmonicmetasurfacedielectriclayermetal
AT popovychid nonreflectiveincidenceofppolarizedelectromagneticwavesonthesolidstatestructureuniaxialplasmonicmetasurfacedielectriclayermetal
AT beletskiimm bezvídbivnepadínnâppolârizovanihelektromagnítnihhvilʹnatverdotílʹnustrukturutipuodnovísnaplazmonnametapoverhnâdíelektričnijprošarokmetal
AT popovychid bezvídbivnepadínnâppolârizovanihelektromagnítnihhvilʹnatverdotílʹnustrukturutipuodnovísnaplazmonnametapoverhnâdíelektričnijprošarokmetal
first_indexed 2024-05-26T06:28:56Z
last_indexed 2024-05-26T06:28:56Z
_version_ 1802895111526285312
spelling oai:ri.kharkov.ua:article-14152023-06-27T05:54:05Z NON-REFLECTIVE INCIDENCE OF P-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES ON THE SOLID-STATE STRUCTURE "UNIAXIAL PLASMONIC METASURFACE — DIELECTRIC LAYER — METAL" БЕЗВІДБИВНЕ ПАДІННЯ P-ПОЛЯРИЗОВАНИХ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ НА ТВЕРДОТІЛЬНУ СТРУКТУРУ ТИПУ «ОДНОВІСНА ПЛАЗМОННА МЕТАПОВЕРХНЯ – ДІЕЛЕКТРИЧНИЙ ПРОШАРОК – МЕТАЛ» Beletskii, M. M. Popovych, I. D. p-polarized electromagnetic waves; uniaxial plasmonic metasurface; polarization conversion; non-reflective incidence p-поляризовані електромагнітні хвилі; одновісна плазмонна метаповерхня; перетворення поляризації; безвідбиткове падіння Subject and Purpose. The solid-state structures involving metasurfaces can be used to effectively control some of the basic properties of electromagnetic waves, like amplitude, phase and polarization. The present work is aimed at analyzing the new effects that may appear during incidence of p-polarized electromagnetic waves upon a solid-state structure involving a uniaxial plasmonic metasurface, a dielectric interlayer, and a layer of metal.Methods and Methodology. The conditions suitable for identifying the effects that result from the reflection of a p-polarized electromagnetic wave incident upon a solid-state structure of the above described type have been sought for via numerical simulation. That has allowed finding the magnitudes of the essential parameters, such as angles of incidence and frequencies of the electromagnetic waves, as well as thicknesses of the dielectric interlayer, that could stipulate appearance of novel electromagnetic effects.Results. It has been shown that the solid-state structure involving a uniaxial plasmonic metasurface, a dielectric interlayer, and a layer of metal is capable, under certain conditions, to fully absorb an incident electromagnetic wave of p-polarization. Moreover, a new effect has been predicted, specifically that of full conversion of the incident p-polarized electromagnetic wave into a reflected wave of s-polarization. The necessary condition is that the plane of incidence of the electromagnetic wave were at an acute angle to the principal symmetry axis of the plasmonic metasurface.Conclusions. The solid-state structures of the type involving a uniaxial plasmonic metasurface, a dielectric interlayer, and a layer of metal are characterized by unique reflective properties. They are capable of fully absorbing, under certain conditions, the p-polarized electromagnetic waves incident upon them. Such structures can be used for creating optical and nanoelectronic devices of new types.Keywords: p-polarized electromagnetic waves, uniaxial plasmonic metasurface, polarization conversion, non-reflective incidenceManuscript submitted 27.06.2022Radio phys. radio astron. 2023, 28(2): 166-173REFERENCES1. Sakoda, K., 2019. Electromagnetic Metamaterials. Modern Insights into Macroscopic Electromagnetic Fields. Springer Singapore Publ. DOI: https://doi.org/10.1007/978-981-13-8649-72. Saleh, B.E.A., Teich, M.C., 2019. Fundamentals of Photonics. Wiley Publ. ISBN: 978-1-119-50687-4.3. Jiaming Hao, Yu Yuan, Lixin Ran, Tao Jiang, Jin Au Kong, Chan, C.T., and Lei Zhou, 2007. Manipulating Electromagnetic Wave Polarizations by Anisotropic Metamaterials. Phys. Rev. Lett., 99(6), 063908 (4 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.0639084. Beletskii, N.N., Popovich, І.D., 2022. Influence of uniaxial plasmon metasurface on antireflection properties of dielectric layer. Radio Physics and Radio Astronomy, 27(1), pp. 75—80 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15407/rpra27.01.0755. Kotov, O.V., Lozovik, Yu.E., 2019. Hyperbolic hybrid waves and optical topological transitions in few-layer anisotropic metasur- faces. Phys. Rev. B, 100(16), 165424(16 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.100.1654246. Yermakov, O.Y., Permyakov, D.V., Porubaev, F.V., Dmitriev, P.A., Samusev, A.K., Iorsh, I.V., Malureanu, R., Lavrinenko, A.V., & Bogdanov, A.A., 2018. Effective surface conductivity of optical hyperbolic metasurfaces: from far-field characterization to surface wave analysis. Sci. Rep., 8, 14135 (10 p.). DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-018-32479-y7. Yermakov, O.Y., Ovcharenko, A.I., Song, M., Bogdanov, A.A., Iorsh, I.V., and Kivshar, Yu.S., 2015. Hybrid waves localized at hy- perbolic metasurfaces. Phys. Rev. B, 91(23), 235423 (23 p.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.235423 Предмет і мета роботи. Твердотільні структури, що містять метаповерхні, можуть бути використаними для ефективного контролю істотних властивостей електромагнітних хвиль, як-от амплітуди, фази та поляризації. Метою роботи є дослідження нових ефектів, що виникають при падінні p-поляризованої електромагнітної хвилі на твердотільну структуру типу «одновісна плазмонна метаповерхня — діелектричний прошарок — метал».Методи та методологія. Для знахождення умов для ідентифікації ефектів, що супроводжують відбиття p-поляризованої електромагнітної хвилі від твердотільних структур вказаного вище типу, було використано числове моделювання. За його допомогою визначено кути падіння електромагнітних хвиль, їхні частоти, а також товщини діелектричного прошарку, що обумовлюють появу  нових електромагнітних ефектів.Результати. Показано, що за певних умов твердотільна структура типу «одновісна плазмонна метаповерхня — діелектричний прошарок — метал» може повністю поглинати p-поляризовану електромагнітну хвилю, що падає на неї. Окрім цього, передбачено новий ефект, а саме повну трансформацію p-поляризованої хвилі у відбиту хвилю s-поляризації. Для цього є необхідним, аби площина падіння електромагнітних хвиль становила гострий кут з головною віссю симетрії плаз- монної метаповерхні.Висновки. Твердотільні структури типу «одновісна плазмонна метаповерхня — діелектричний прошарок — метал» характеризуються унікальними відбивними властивостями. За певних умов такі структури здатні повністю поглинати p-поляризовану електромагнітну хвилю при її падінні на структуру та можуть використовуватись для створення принципово нових оптичних приладів і пристроїв наноелектроніки.Ключові  слова:  p-поляризовані  електромагнітні  хвилі,  одновісна  плазмонна  метаповерхня,  перетворення  поляризації, безвідбиткове падінняManuscript submitted 27.06.2022Radio phys. radio astron. 2023, 28(2): 166-173БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК    1. Sakoda, K., 2019. Electromagnetic Metamaterials. Modern Insights into Macroscopic Electromagnetic Fields. Springer Singapore Publ. DOI: 10.1007/978-981-13-8649-7    2. Saleh, B.E.A., Teich, M.C., 2019. Fundamentals of Photonics. Wiley Publ. ISBN: 978-1-119-50687-4.    3. Jiaming Hao, Yu Yuan, Lixin Ran, Tao Jiang, Jin Au Kong, Chan, C.T., and Lei Zhou, 2007. Manipulating Electromagnetic Wave Polarizations by Anisotropic Metamaterials. Phys. Rev. Lett., 99(6), 063908 (4 p.). DOI: 10.1103/PhysRevLett.99.063908    4. Beletskii, N.N., Popovich, І.D., 2022. Influence of uniaxial plasmon metasurface on antireflection properties of dielectric layer.Radio Physics and Radio Astronomy, 27(1), pp. 75—80 (in Ukrainian). DOI: https://doi.org/10.15407/rpra22.01.075    5. Kotov, O.V., Lozovik, Yu.E., 2019. Hyperbolic hybrid waves and optical topological transitions in few-layer anisotropic metasur- faces. Phys. Rev. B, 100(16), 165424(16 p.). DOI: 10.1103/PhysRevB.100.165424    6. Yermakov, O.Y., Permyakov, D.V., Porubaev, F.V., Dmitriev, P.A., Samusev, A.K., Iorsh, I.V., Malureanu, R., Lavrinenko, A.V., & Bogdanov, A.A., 2018. Effective surface conductivity of optical hyperbolic metasurfaces: from far-field characterization to surface wave analysis. Sci. Rep., 8, 14135 (10 p.). DOI: 10.1038/s41598-018-32479-y    7. Yermakov, O.Y., Ovcharenko, A.I., Song, M., Bogdanov, A.A., Iorsh, I.V., and Kivshar, Yu.S., 2015. Hybrid waves localized at hy- perbolic metasurfaces. Phys. Rev. B, 91(23), 235423 (23 p.). DOI: 10.1103/PhysRevB.91.235423 Видавничий дім «Академперіодика» 2023-06-16 Article Article application/pdf http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1415 10.15407/rpra28.02.166 РАДИОФИЗИКА И РАДИОАСТРОНОМИЯ; Vol 28, No 2 (2023); 166 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY; Vol 28, No 2 (2023); 166 РАДІОФІЗИКА І РАДІОАСТРОНОМІЯ; Vol 28, No 2 (2023); 166 2415-7007 1027-9636 10.15407/rpra28.02 en http://rpra-journal.org.ua/index.php/ra/article/view/1415/pdf Copyright (c) 2023 RADIO PHYSICS AND RADIO ASTRONOMY

Схожі ресурси