Low Temperature Physics: 42, 685 (2016); https://doi.org/10.1063/1.4961486
Физика Низких Температур: Том 42, Выпуск 8 (Август 2016), c. 870-886    ( к оглавлению , назад )

Плазмон–поляритоны на границе с флуктуирующим импедансом: рассеяние, локализация, устойчивость

Ю.В. Тарасов, О.В. Усатенко, Д.А. Якушев

Институт радиофизики и электроники НАН Украины ул. Акад. Проскуры, 12, г. Харьков, 61085, Украина
E-mail: yuriy.tarasov@gmail.com

Статья поступила в редакцию 1 марта 2016 г.

Аннотация

Изучается рассеяние поверхностных ТМ поляризованных плазмон-поляритонных волн (ППВ) конечным участком плоской границы металл–вакуум со случайно флуктуирующим импедансом. Анализируется решение интегрального уравнения, связывающего рассеянное поле с полем падающей ППВ, справедливое для произвольной интенсивности рассеяния и произвольных диссипативных свойств проводящей среды. В качестве меры рассеяния ППВ используется гильбертова норма рассеивающего интегрального оператора. Показано, что интенсивность рассеяния определяется не только параметрами флуктуирующего импеданса (дисперсия, корреляционный радиус, длина участка неоднородности), но также критически зависит от величины проводимости металла. При малой норме интегрального оператора ППВ рассеивается в основном в вакуум, теряя энергию на возбуждение над проводящей поверхностью квазиизотропных волн нортоновского типа. Интенсивность рассеянного поля выражается в терминах парной корреляционной функции импеданса, зависимость которой от волновых чисел налетающей и рассеянных волн демонстрирует возможность наблюдать при рассеянии ППВ на случайных флуктуациях импеданса явление, аналогичное вудовским аномалиям рассеяния волн на периодических решетках. При сильном рассеянии, когда норма рассеивающего оператора становится большой по сравнению с единицей, излучение в объем подавляется, и в пределе ППВ зеркально отражается от неоднородного участка поверхности. Поэтому в модели бездиссипативной проводящей среды поверхностный поляритон неустойчив по отношению к сколь угодно малым флуктуациям поляризуемости проводника. Зеркализация рассеяния при сильных флуктуациях импеданса интерпретируется в терминах локализации Андерсона.

PACS: 73.20.Mf Коллективные возбуждения;
PACS: 81.05.Xj Метаматериалы.

Ключевые слова: поверхностный плазмон–поляритон; поверхностный импеданс; поверхность металл–вакуум.

Oпубликована онлайн: 24 июня 2016 г.