Modos guiados en placas metamateriales

Guided modes in metamaterial slabs

Este trabajo presenta un estudio de revisión de los modos de propagación en una guía de ondas de losa formada por materiales con índices de refracción negativos, los llamados metamateriales, Se demuestra que los modos guiados en una losa metamaterial. Se demuestra que los modos guiados en una losa metamaterial poseen algunas propiedades particulares, como la propagación de ondas lentas simétricas o antisimétricas, la ausencia dela ausencia de modos fundamentales para las ondas rápidas y la posibilidad de propagación de ondas guiadas en un medio menos denso. El análisis se basa en expansiones de campo en la guía y en los espacios por encima y por debajo de ella.

INTRODUCCIÓN

Las recientes demostraciones experimentales de nuevos materiales compuestos con un índice de refracción negativo abren una nueva vía en el diseño de nuevos tipos de dispositivos en los que las ondas electromagnéticas se propagan de forma no convencional. La historia de estos materiales comienza con el trabajo de Veselago [1], que estudia la propagación de las ondas en un material hipotético con, simultáneamente, permitividad dieléctrica negativa ε y permeabilidad magnética μ. Estos medios suelen denominarse metamateriales, o "materiales zurdos" (LHM), ya que los campos eléctricos y magnéticos forman una tríada a la izquierda con el vector de onda, a diferencia de los "materiales diestros" (RHM) convencionales. En 1968, Veselago predijo algunas propiedades de los metamateriales, como la refracción negativa. Sin embargo, las estructuras con ε y μ negativas no se conocían hasta hace poco, cuando se hicieron las primeras demostraciones experimentales de tales materiales.

Una de las primeras aplicaciones de los metamateriales fue sugerida por Pendry [2], quien demostró que una losa compuesta por un material con índice de refracción negativo y sin pérdidas podía proporcionar una imagen perfecta de una fuente puntual. Esta importante mejora en la resolución de la imagen puede explicarse por la excitación de las ondas superficiales en ambas interfaces de la losa. Por lo tanto, es importante estudiar las propiedades de las ondas superficiales en las interfaces entre la refracción negativa y los materiales convencionales. En el caso de plasmas infinitos con quiralidad se estudian por primera vez casos de velocidad de fase negativa [3].

En este trabajo se estudia la estructura y las propiedades básicas de las ondas guiadas metamateriales insertadas en un medio convencional con ε y μ positivos, y viceversa. Para destacar las propiedades inusuales de dichas ondas, se realiza una comparación con las guías de onda planas dieléctricas convencionales.