Trirrefringência e a Propagacão unidirecional em Metamateriais não-lineares indefinidos.

Abstract

Neste trabalho analisaremos principalmente, sob o ponto de vista teórico, os efeitos óticos denominados Trirrefringência e Propagação Unidirecional, onde esse último chamaremos de “Propagação em apenas um sentido”. O termo Trirrefringência pode ser associado com a presença de três índices de refração distintos em uma dada direção e sentido (associados com três velocidades de fase distintas) devido a existência de uma onda inicial lançada na nessa mesma direção e sentido. Por Propagação em apenas um sentido para alguma dada direção, queremos dizer o efeito onde há uma completa assimetria de propagação de ondas eletromagnéticas em sentidos opostos nessa dada direção, sendo que se esta se propaga em um sentido, não pode se propagar no outro. Trabalharemos com ondas eletromagnéticas monocromáticas no limite da ´ Optica Geométrica, propagando–se em meios não-lineares indefinidos quase transparentes com coeficientes dielétricos apenas diagonais na presença de campos elétrico e magnético externos controláveis e intensos (em relação aos campos da onda). Por meios não-lineares, referimos–nos aqueles meios onde os tensores permissividade elétrica e permeabilidade magnética são dependentes dos campos resultantes no meio. Mostraremos nesse cenário que os efeitos da Trirrefringência e Propagação Unidirecional podem ocorrer. Pelo termo “metamaterial”, entenderemos aquele meio artificial onde as suas quantidades dielétricas podem ser controladas. Pelo termo “indefinido”, queremos dizer aquele metamaterial onde pelo menos uma das componentes dos seus tensores dielétricos (um/ambos tensores) ´e negativa. Em termos de permeabilidades magnéticas, tais meios não lineares serão assumidos isotrópicos, com valores destas sempre positivos. No Capítulo 1, introduziremos o assunto sobre metamateriais, elucidando algumas das suas principais características. Comentaremos rapidamente sobre os trabalhos nessa área que acreditamos ser os mais importantes aos nossos interesses presentes. Discutiremos também brevemente sobre o que ´e conhecido na literatura acerca da Trirrefringência (o que conseguimos encontrar nessa área). Birrefringência e velocidades de fase e grupo também são comentadas. O Capítulo 2 é o mais importante. Neste, estabeleceremos as bases para obtermos as relações de dispersão para ondas eletromagnéticas em meios não-lineares. Analisaremos com muitos detalhes os efeitos ópticos da Trirrefringência e Propagação Unidirecional. Analisaremos também outros efeitos interessantes, como Birrefringência e Opacidade em meios quase transparentes, relacionados com os metamateriais de interesse. No Capítulo 3, comentaremos brevemente sobre as diferenças entre velocidade de fase e de grupo para alguns meios usuais e metamateriais indefinidos de interesse. Também comentaremos brevemente sobre a questão da super luminosidade para a velocidade de grupo nesses meios.