Алгоритм вычисления волновых чисел в киральном метаматериале на основе составных спиральных элементов

Материалы с различными экзотическими электромагнитными характеристиками широко изучались в последние десятилетия, чтобы удовлетворить растущий интерес в различных областях, включая визуализацию, телекоммуникации, использование энергии и т. д. В качестве особенно многообещающего кандидата электромагнитные метаматериалы проявляют электромагнитные свойства, недоступные природным материалам, в связи с тем, что киральная среда (метаматериал) представляет собой совокупность равномерно распределенных в изотропной диэлектрической среде проводящих зеркально-асимметричных (киральных) элементов. Помимо материала, из которого изготовлен киральный элемент, важнейшую роль играет и его форма. Именно поэтому так важно исследование новых видов киральных элементов, а также определение электродинамических свойств киральных метаматериалов на их основе. В работе рассматривается решение задачи определения коэффициентов отражения и прохождения при падении плоской электромагнитной волны на планарный слой кирального метаматериала на основе многозаходных проводящих элементов типа спирали с учетом структурных параметров метаматериала, который представляет собой матрицу из тонкопроволочных идеально проводящих элементов в виде N взаимно ортогональных спиралей. Для определения параметров кирального метаматериала на основе составных спиральных элементов, рассмотрено построение частной математической модели составного элемента на основе произвольного числа спиральных элементов в пространственной конфигурации, а также метаматериала на основе матрицы таких элементов. Предложен алгоритм вычисления постоянных распространения волн с круговыми поляризациями в указанном метаматериале. Из представленных расчетов можно отметить, что исследуемая метаструктура на одной частоте может выполнять роль частотно-селективного защитного экрана, не прозрачного для излучения вблизи основной резонансной частоты.