Estudio de la fase del campo electromagnático reflejado por una guía plana de metamaterial en condiciones de excitación de modos superficiales

ZELLER M., CUEVAS M.,Y DEPINE R. A.

Rosario, Santa Fe, Argentina

Congreso; 94ª Reunión Nacional de Física; 2009

Asociación Física Argentina

Una superficie plana que separa dos medios homogéneos e isótropos soporta la propagación de modos electromagnéticos fuertemente localizados sobre la superficie. Durante mucho tiempo el interés por este tema estuvo motivado por los plasmones superficiales, modos superficiales con polarización p que aparecen cuando los medios tienen permitividades dieléctricas con signos opuestos, ya que éstos son los únicos modos superficiales que pueden existir en medios isótropos convencionales, con permeabilidades magnéticas positivas. Una superficie plana también puede soportar modos superficiales con polarización s cuando los medios tienen permeabilidades magnéticas con signos opuestos. Con la reciente aparición de medios artificiales con índice de refracción negativo se han identificado dos nuevos regímenes: uno de ondas superficiales progresivas (la velocidad de fase tiene el mismo sentido que la velocidad de grupo) y otro de ondas superficiales regresivas (la velocidad de fase es opuesta a la velocidad de grupo). Como la amplitud de los campos decrece exponencialmente con la distancia a la superficie, el momento asociado a la onda superficial debe ser mayor que el momento asociado al fotón en ambos medios. Esta condición hace que sea imposible excitar un modo superficial con una onda plana en una superficie plana. Por este motivo, para excitar y detectar modos superficiales se debe recurrir a técnicas especiales de acoplamiento de fase como la reflexión total atenuada (en inglés, attenuated total reflection, o ATR) para proveer el momento necesario para excitar los modos superficiales. Esta excitación se manifiesta a travás de un mínimo en la curva de reflectividad debido a la transferencia de energía a la onda superficial por parte del fotón incidente. En este trabajo presentamos un análisis detallado de la excitación resonante de ondas superficiales, prestando especial atención a la fase del campo reflejado. Mostramos que el estudio de la fase brinda información adicional a la provista por la reflectividad y que no solo permite determinar las condiciones óptimas de acoplamiento sino que además permite distinguir el carácter progresivo o regresivo de la onda superficial acoplada.