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Propagación de ondas electromagnéticas en medios ópticos y eléctricos con modulación periódica temporal de perfil cuadrado
José Gabriel Gaxiola Luna
Peter Halevi
Acceso Abierto
Atribución-NoComercial-SinDerivadas
Transmission line
Temporary Photonic Crystal
Dispersion ratio
Time variant systems
Band structure
Esta tesis comprende el estudio de un medio dieléctrico con modulación periódica temporal de permitividad y/o permeabilidad con perfil cuadrado. También sobre la propuesta de un protocolo de medición para una línea de transmisión modulada que emule el medio dieléctrico propuesto al principio. Se cimientan las bases para la resolución de la ecuación de onda que caracteriza este sistema, empleando una metodología de solución similar al modelo Kronig-Penney usada en física de estado sólido. Esta solución involucra invariablemente el determinante de una matriz finita de cuarto orden. Esta matriz es resultado de satisfacer las condiciones de frontera a través de las interfaces temporales creadas por la modulación temporal. La relación de dispersión del medio dieléctrico modulado está formado por múltiples bandas permitidas del vector de onda k intercaladas con bandas prohibidas ∆k. Los modos de propagación dentro de la relación de dispersión pueden representar ondas que se propagan por el medio (dentro de bandas permitidas); ondas estacionarias (dentro de bandas permitidas y frecuencia de modulación al doble de la frecuencia de propagación) y ondas con crecimiento exponencial en tiempo. Para valores selectos de modulación de permitividad y/o permeabilidad se pueden obtener relaciones de dispersión con todas sus bandas prohibidas del mismo ancho, pero también se pueden conseguir relaciones de dispersión con ausencia de bandas prohibidas. La relación de dispersión del medio modulado es periódica con respecto a la frecuencia ω, sin embargo existe un criterio matemático para valores selectos de modulación y τ (intervalos de tiempo dentro de la función cuadrada de modulación) donde también se presenta periodicidad con respecto al número de onda k. Los modos de propagación que están dentro de una banda prohibida ∆k dan lugar a frecuencias ω complejas. Esto corresponde a una propagación con crecimiento exponencial en tiempo. EL modo que se localiza justo al centro de la banda prohibida ∆k es el valor Max[Im(ω)]. Bajo ciertas condiciones de periodicidad es posible obtener una ecuación de Max[Im(ω)] en función de la modulación del medio. La respuesta óptica de una placa modulada ante una onda plana incidente esta compuesta por la superposición de ondas planas con frecuencias perteneciente a un peine de frecuencias. Este peine de frecuencias involucra la frecuencia de la onda incidente y múltiples armónicos de la frecuencia de modulación de la placa.
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
2023-02
Tesis de doctorado
Español
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Gaxiola Luna J. G., (2023), Propagación de ondas electromagnéticas en medios ópticos y eléctricos con modulación periódica temporal de perfil cuadrado, Tesis de Doctorado, Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
ELECTRÓNICA
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