Acoplamiento de modos electromagnéticos en cilindros metálicos paralelos

Abstract

Los cilindros metálicos forman parte importante de los cristales fotónicos y metamateriales. Es importante entender y cuantificar los modos electromagnéticos existentes para un cilindro y su comportamiento al juntar varios cilindros. En el presente trabajo de tesis estudiamos los modos electromagnéticos que ocurren para frecuencias menores que la frecuencia de plasma del cilindro. En esta región existen los modos normales de un cilindro metálico, que se localizan a la derecha de la línea de luz en el diagrama de frecuencia contra componente del vector de onda a lo largo del eje del cilindro, kz. Asimismo, existen los llamados modos virtuales, nombrados así por su carácter radiativo y tiempo de vida finito. Estos últimos modos existen a partir de kz=0 hasta kz=w/c, es decir hasta la línea de luz en el vacío. Por medio del método de Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo (FDTD) estudiamos la excitación de los modos electromagnéticos que ocurren en el plano al cual es perpendicular el eje del cilindro, es decir con kz=0. En este caso, sólo los modos virtuales son importantes. Debido a su carácter radiativo, su acoplamiento a la luz incidente es más débil que la de los modos normales. Encontramos que estos modos se manifiestan como estructura en la sección eficaz de absorción, sobre todo para cilindros con un radio comparable a la longitud de onda de plasma. Para cilindros de radio mucho menor que la longitud de onda de plasma, la sección eficaz de absorción solamente muestra un pico alrededor de la frecuencia del plasmón de superficie, p=p2, como ya se había encontrado por otros autores. vi Resumen vii Cuando se excitan dos cilindros simultáneamente, obtenemos dos situaciones extremas. Primero cuando los radios de los cilindros son muy pequeños, el pico que se observa para el cilindro aislado, se desdobla en dos a medida que se acercan los dos cilindros. Por otra parte, para cilindros de radio comparable a la longitud de onda de plasma, el espectro de absorción contiene demasiada estructura y es difícil seguir la evolución de cada pico al acercar los dos cilindros. Para ambos casos estudiamos los aspectos de absorción con fuentes de luz incidentes desde distintos ángulos.