Эта публикация цитируется в 1 статье

Физика

Магнитоплазмонные эффекты при дифракции терагерцовых волн на магнитно-смещенных графеновых метаповерхностях

Г. С. Макеева, М. С. Никитин

Пензенский государственный университет, Пенза

Аннотация: Актуальность и цели. Целью работы является численное исследование особенностей магнитоплазмонных эффектов, возникающих при дифракции терагерцовых (ТГц) волн на графеновых метаповерхностях во внешних магнитных полях. Материалы и методы. Преимуществом графена перед обычными плазмонными материалами для применения в плазмонных и магнитооптических устройствах является высокая чувствительность поверхностных магнитоплазмон-поляритонов к внешним магнитным полям, поскольку циклотронная частота сравнима с плазмонной частотой в ТГц- и дальнем инфракрасном диапазонах. Численное исследование магнитоплазмонных резонансов графеновых метаповерхностей в зависимости от величины внешнего магнитного поля и моделирование 3D-e-Field-диаграмм рассеяния на элементе графеновой метаповерхности (прямоугольной графеновой наноленте) проведено с помощью программы CST Microwave Studio. Для решения электродинамической задачи дифракции с помощью MWS CST выбран метод анализа графеновой метаповерхности (бесконечной периодической 2D-структуры) путем применения условий периодичности, которые сводят задачу для бесконечной структуры к анализу одного периода. Результаты. Получены результаты моделирования 3D-e-Field-диаграммы рассеяния на элементе магнитно-смещенной графеновой метаповерхности (прямоугольной графеновой наноленте) падающей TEM-волны p- и s-поляризации для вертикальной $Е_y$ и горизонтальной $Е_x$ компонент дифрагированного поля на частотах магнитоплазмонного резонанса в ТГц-диапазоне. Проведен анализ магнитоплазмонных эффектов на основе расчета отношения компонент дифрагированного поля и осевого соотношения в точках сечения ($\phi = 0^{\circ}$) главного лепестка 3D-e-Field-диаграмм рассеяния при нормальном падении ТЕМ - волны p- и s-поляризации. Выводы. Из результатов численного исследования характеристик магнитно-смещенных графеновых метаповерхностей следует, что на резонансных частотах наблюдаются магнитоплазмонные эффекты: появление другой компоненты дифрагированного поля, ортогональной по отношению к возбуждающей, а также магнитооптические эффекты вращения плоскости поляризации прошедшей волны (эффект Фарадея) и поворота плоскости поляризации и появление эллиптичности при отражении линейно-поляризованной волны от поверхности графена (магнитооптический эффект Керра), зависящие от величины внешнего магнитного поля.

Ключевые слова: графеновая метаповерхность, внешнее магнитное поле, циклотронная частота, магнитоплазмонные резонансы, 3D-e-Field-диаграмма рассеяния

УДК: 621.371

DOI: 10.21685/2072-3040-2025-2-9