Título
Pulse propagation through a slab with a time-periodic dielectric function Ɛ(t)
Autor
JESUS HUMBERTO ABUNDIS PATIÑO
Colaborador
PETER PERETZ HALEVI (Asesor de tesis)
Nivel de Acceso
Acceso Abierto
Materias
Resumen o descripción
In this thesis we embark in the study of the electromagnetic interaction between a
pulse and an active or dynamic slab whose dielectric function varies periodically in
time. In a recent paper [Zurita-Sánchez, Halevi, and Cervantes-González, Phys. Rev.
A 79, 053821 (2009)], the basic properties of a dynamic dielectric medium whose
dielectric constant varies harmonically with time (angular frequency W) were
established. It was found, in particular, that the group velocity becomes infinite at
frequencies that are integer multiples of W 2 . In response to these divergences,
herein the pulse transmission through a slab of dynamic-periodic medium is
analyzed. It is found that the peak of a Gaussian pulse, with its carrier frequency
tuned to W 2 , traverses the plate with a finite velocity that is smaller than the
vacuum speed of light. The peak velocity depends on the plate thickness, the strength
of modulation, and the carrier frequency. It is also found that the velocity of the peak
oscillates with the thickness of the slab. Such oscillatory behavior is associated with
the interference occurring inside the plate. These conclusions are based on detailed
numerical calculations of pulse transmission through a dynamic-periodic slab, applied
to Gaussian pulses. Numerous graphical results are shown for the transmission and
reflection coefficients in both the time- and the frequency-domain. By increasing the
strength of modulation, a greater number of harmonics comes into play, distorting the
pulse and line shapes. This also results in shifts of the carrier frequency. Finally, it is
shown that the transmitted and reflected pulses carry more energy than the incident
pulse! This is explained by the fact that we studied an open system; the excess energy
is supplied by the external agent that modulates our dynamic medium.
En esta tesis abordamos el estudio de la interacción electromagnética entre un
pulso y una placa activa o dinámica cuya función dieléctrica varía periódicamente en
el tiempo. En un artículo reciente [Zurita-Sánchez, Halevi, and Cervantes-González,
Phys. Rev. A 79, 053821 (2009)] se establecieron las propiedades básicas de un
medio dinámico dieléctrico de constante dieléctrica con variación armónica temporal
(con frecuencia angular W). En particular, se encontró que para frecuencias que son
múltiplos enteros de W, la velocidad de grupo se vuelve infinita. En respuesta a estas
divergencias, se ha simulado la transmisión del pulso a través de una placa dinámica
con variación periódica. Se encuentra que el pico de un pulso Gaussiano con
frecuencia portadora W 2 , atraviesa la placa con una velocidad finita que es menor a
la velocidad de la luz en el vacío. El valor específico de la velocidad del pico depende
del grosor de la placa, la fuerza de modulación y la frecuencia portadora. También se
muestra que esta velocidad oscila con el grosor de la placa. Este comportamiento está
asociado a la interferencia que ocurre al interior del medio dinámico. Estas
conclusiones se basan en cálculos detallados de la transmisión del pulso a través de
una placa dinámica con variación periódica, aplicados al caso de pulsos Gaussianos.
Se muestra una serie de resultados gráficos para los coeficientes de transmisión y
reflexión en los dominios del tiempo y la frecuencia. Al incrementar la fuerza de la
modulación se introduce el efecto de un mayor número de harmónicos,
distorsionando la forma del pulso y las líneas espectrales. Esto resulta en cambios en
la frecuencia portadora. Finalmente, se observa que los pulsos reflejados y
transmitidos transportan más energía que el pulso incidente. Esto se explica del hecho
que hemos estudiado un sistema abierto; el exceso de energía es suministrado por un
agente externo que modula el medio dinámico.
Editor
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Fecha de publicación
mayo de 2010
Tipo de publicación
Tesis de maestría
Versión de la publicación
Versión aceptada
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Inglés
Audiencia
Estudiantes
Investigadores
Público en general
Sugerencia de citación
Abundis-Patiño J.H.
Repositorio Orígen
Repositorio Institucional del INAOE
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