Фелінський С. Г. Аномальна дисперсія та відбиття електромагнітних хвиль терагерцового діапазону в діелектричних кристалах

В роботі розглянуто вплив аномальної дисперсії від терагерцових полярних коливань кристала на умови розповсюдження електромагнітного випромінювання та матеріальні параметри кристалічного середовища. Наведені аналітичні розв'язки задачі про фізичні умови утворення областей з від'ємною діелектричною проникністю (ДП) та задачі про мінімуми відбиття терагерцових електромагнітних хвиль в кристалі з одним полярним коливанням. Основним інструментом для кількісного визначення областей з від'ємною ДП був дисперсійний аналіз експериментальних спектрів далекого інфрачервоного (терагерцового) відбиття, а у випадках нецентросиметричних кристалів спектрів комбінаційного розсіяння світла для смуги частот 1 10 ТГц (30 300 см-1). При моделюванні і розрахунках застосовувались узагальнені методи дослідження терагерцових аномалій, зокрема з використанням фазових портретів комплексних функцій ДП та показника заломлення в області від'ємної діелектричної проникності. Експериментально доведена обґрунтованість теоретичних співвідношень щодо критерію існування областей з від'ємною діелектричною проникністю шляхом аналізу спектроскопічних даних відбиття терагерцового випромінювання для 7 дипольно-активних коливань в трьох кристалічних модифікаціях кристала нітриду бора, а також для 4 коливань кристала MnF2 при зміні температури від 5К до 300К. Запропонована методика класифікації полярних коливних мод за ступенем демпфування в кристалах, яка використана для аналізу загалом 34 відомих фундаментальних мод, що вже встановлені раніше в кристалах LiNbO3, LiTaO3 та LiIO3. Визначені частотні області з аномально низькими коефіцієнтами відбиття терагерцового випромінювання. На основі двох моделей, які доповнюють одна іншу, для резонансної взаємодії терагерцових хвиль з полярними коливаннями в кристалічних середовищах показано, що коефіцієнти відбиття R?0,01% у цілковитій відповідності до експериментальних спектрів відбиття в кількох кристалах.