Исследование материальной дисперсии кирального метаматериала на основе равномерной совокупности сложных частиц в виде взаимоперпендикулярных прямоугольной и S-образной полосок
Автор: Осипов О.В., Панин Д.Н., Симакова А.С.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 2 т.29, 2026 года.
Бесплатный доступ
Обоснование. Использование метаматериалов позволяет значительно расширить возможности устройств сверхвысоких частот. Киральные метаматериалы активно используются при создании частотно- и поляризационно-селективных дифракционных и волноведущих структур. Цель. В данной работе проводится расчет частотных зависимостей диэлектрической проницаемости и параметра киральности метаматериала, состоящего из равномерно распределенной совокупности хаотически ориентированных сложных частиц, состоящих из прямоугольной и S-образной полосок (хи-частица). Методы. На основе квазистатического подхода, а также с использованием дисперсионных моделей Лоренца и Кондона в работе построена математическая модель кирального метаматериала на основе хи-частиц, учитывающая материальную дисперсию, диэлектрические и магнитные резонансы в киральном метаматериале. Результаты. Проведен анализ зависимостей диэлектрической проницаемости, параметра киральности, эффективного показателя преломления и постоянных распространения волн с право- и левокруговыми поляризациями в исследуемом киральном метаматериале. Получены зависимости резонансной частоты хи-частицы от ее геометрических размеров. Заключение. Полученные в результате расчетов данные могут быть использованы при разработке частотно-селективных отражающих поверхностей и слоев на основе киральных метаматериалов.
Метаматериал, электромагнитная волна, материальная дисперсия, киральный метаматериал, диэлектрическая проницаемость, киральность, параметр киральности, S-полоска
Короткий адрес: https://sciup.org/140315658
IDR: 140315658 | УДК: 67.03 | DOI: 10.18469/1810-3189.2026.29.2.32-42
The investigation of the material dispersion of a chiral metamaterial based on a uniform set of complex particles consisting of perpendicular rectangular and S-shaped strips
Background. The metamaterials using significantly expands the microwave devices capabilities. Chiral metamaterials are actively used in the creation of frequency- and polarization-selective diffractive and waveguide structures. Aim. We calculate the frequency dependences of the permittivity and chirality parameter of a metamaterial consisting of a uniformly distributed set of randomly oriented complex particles consisting of rectangular and S-shaped stripes (chi-particle) in this work. Methods. The mathematical model of a chiral metamaterial based on chi-particles is constructed in this work. Model is based on the quasi-static approach as well as using the Lorentz and Condon dispersion models taking into account material dispersion, dielectric and magnetic resonances in the chiral metamaterial. Results. The dependences of the permittivity, chirality parameter, effective refractive index and propagation constants of waves with right- and left-handed circular polarizations in the chiral metamaterial was conducted. The dependences of the chiral particle resonant frequency on its geometric dimensions were obtained. Conclusion. The data obtained as a result of the calculations can be used in the development of frequency-selective reflective surfaces and layers based on chiral metamaterials.
