Διάδοση Ηλεκτρομαγνητικών Κυμάτων Σε Ανισοτροπικά Μέσα - Ανάκλαση/διάθλαση Από Στοίβα Ανισοτροπικών Διηλεκτρικών Στρωμάτων

Abstract

Η παρούσα διπλωματική έχει ως αντικείμενο τη διάδοση Η/Μ κυμάτων μέσα σε ηλεκτρικώς ανισοτροπικά μέσα, δηλαδή σε μέσα τα οποία στερούνται κάποιας σφαιρικής συμμετρίας σε μικροσκοπικό επίπεδο με αποτέλεσμα να εμφανίζουν ιδιότητες οι οποίες εξαρτώνται από τον προσανατολισμό τους (ως προς την όποια διέγερση τους επιβληθεί).Πιο συγκεκριμένα, αφού έγινε μια πρώτη μελέτη της ηλεκτρομαγνητικής συμπεριφοράς των ανισοτροπικών μέσων, μελετήθηκε η ανάκλαση και διάθλαση επιπέδων ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων κατά την πρόσπτωση σε στοίβα πολλαπλών ανισοτροπικών στρωμάτων, με έμφαση στις οπτικές συχνότητες (διπλοθλαστικά στρώματα).Εξετάστηκαν διάφορες υπάρχουσες μεθοδολογίες που αφορούν στον όσο το δυνατόν πιο ευσταθή και πιο αποδοτικό τρόπο ηλεκτρομαγνητικού υπολογισμού του συγκεκριμένου προβλήματος και βάσει αυτών αναπτύχθηκε σχετικός κώδικας σε περιβάλλον MATLAB. Η μεθοδολογία που εφαρμόστηκε εμπεριέχει έντονα τη χρήση πινάκων και μετατρέπει ουσιαστικά το ηλεκτρομαγνητικό πρόβλημα σε πρόβλημα ιδιοτιμών και ιδιοδιανυσμάτων.Το πρόγραμμα που υλοποιήθηκε παίρνει σαν είσοδο στοιχεία σχετικά με τη διάταξη των στρωμάτων (τανυστές ηλεκτρικής επιτρεπτότητας, πάχη στρωμάτων κλπ) και στοιχεία που αφορούν την προσπίπτουσα ακτινοβολία (μήκος κύματος, γωνία πρόσπτωσης) και δημιουργεί γραφήματα που απεικονίζουν διάφορα μεγέθη όπως τους συντελεστές ανάκλασης και διάθλασης για τις διάφορες περιπτώσεις πόλωσης (ΤΕ και ΤΜ) σε σχέση με τη γωνία πρόσπτωσης και το μήκος κύματος, την ένταση του ηλεκτρικού και του μαγνητικού πεδίου, καθώς και τη ροή ενέργειας (λόγω της κάθε συνιστώσας πόλωσης) κατά μήκος της διάταξης. Η ορθότητα του προγράμματος επαληθεύθηκε εφαρμόζοντάς το σε διάφορες χαρακτηριστικές διατάξεις.Επιπλέον, αναπτύχθηκε εφαρμογή γραφικής διεπαφής με το χρήστη, πάλι σε περιβάλλον MATLAB, η οποία υπολογίζει και απεικονίζει την κυματοεπιφάνεια (normal surface) ενός ανισοτροπικού κρυστάλλου (γεωμετρικός τόπος όλων των δυνατών πραγματικών κυματανυσμάτων (wave vectors) που μπορούν να υπάρξουν (να διαδοθούν) μέσα σε ένα ηλεκτρικώς ανισοτροπικό υλικό) με δεδομένο το διηλεκτρικό τανυστή του.