Исследование оптических волноводов с цилиндрической симметрией

математической моделью оптического волокна простого типа, которое действует на основе принципа радиального изменения показателя преломления, который как правило является положительным. Однако, в середине прошлого века были искусственно созданы метаматериалы с отрицательным показателем преломления, но на тот момент эффект отрицательного преломления ЭМ - волны можно было наблюдать только в СВЧ-диапозоне. В наше время изучение и создание метаматериалов является актуальной проблемой в научном сообществе.
Таким образом, основная цель данной исследовательской работы изучение свойств цилиндрического волновода, у которого показатели преломления сердцевины и оболочки могут принимать отрицательные значения, а так же сравнение со свойствами волноводов имеющих положительные показатели преломления.

о возможности получения отрицательного показателя преломления света. В этих материалах свет преломляется не так, как обычно, т. е. не вправо, а влево под отрицательным углом. Такие материалы называют левосторонними (Left-Handed Materials - LHM). Проф. В.Г. Веселаго назвал их левыми средами, т.к. в них векторы напряженности E и Н вместе с волновым вектором k ЭМ-волны образуют «левую» тройку векторов.

Плоские электромагнитные волны

Уравнения Максвелла

границе сред

ε1>0 и μ1>0

ε2>0 и μ2>0

ε1>0 и μ1>0

ε2<0 и μ2<0

«правая-правая»

«правая-левая»

один из типов диэлектрических волноводов, направляющих световые волны. Эти волноводы называются волокнами из-за их нитевидности.

Устройство оптических волокон

Профиль показателя преломления

и μcl>0

εco<0 и μco<0

Закон Снеллиуса (Снелля)

Во втором случае отрицательный коэффициент n преломления обусловлен сильной пространственной дисперсией метаметериала и отрицательными значениями и .